Recycling-Forschung: Fraunhofer-Roboter zerlegt Akkus

Ein Forschungsteam des Fraunhofer IPA hat eine Roboterzelle entwickelt, die dank verschiedener Werkzeuge alle nötigen Arbeitsschritte zur Demontage von Batterien ausführen kann. Das Vorhaben ist beim Zentrum für Digitalisierte Batteriezellenproduktion (ZDB) des Fraunhofer-Instituts angesiedelt.

Die Entwicklung des Roboters erfolgt als Teil des Forschungsprojekts „Industrielle Demontage von Batterien“, kurz DeMoBat, und hat zum Ziel „eine universelle Lösung zu liefern, die sich für alle Arbeitsschritte und Batterietypen eignet“, wie das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) mitteilt. Die Roboterlösung soll demnach in der Lage sein, die Bestandteile einer Batterie zu demontieren, sprich Leitungen, Kabel, Stecker, Dichtungen, Schrauben, Batteriezellen, elektronische Komponenten und Halterungen auseinanderzunehmen.

Als Herausforderung bezeichnet Projektleiter Lorenz Halt von der Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme am Fraunhofer IPA vor allem, dass Autobatterien nicht genormt sind. „In verschiedenen Automarken, sogar in verschiedenen Modellen, stecken jeweils andere Stromspeicher. Deshalb muss das Demontagesystem sehr flexibel sein.“

Als Arbeitsplatte dient dem Industrieroboter ein zwei mal drei Meter großer Tisch mit einem flexiblen Spannsystem, das jeden Akku fest greifen kann. Dort öffnet der Roboter zunächst den Deckel, indem er die Schrauben aufdreht. Eine intelligente Bildverarbeitung weist ihm den Weg. Doch das klappe nicht immer, denn nach zehn Jahren bei Wind und Wetter sei manche Schraube korrodiert und lasse sich mit mehr lösen, so die Forscher. Dank maschinellem Lernen erkenne der Roboter aber frühzeitig, ob er mit dem Schraubendreher ans Ziel kommt oder zur Fräse greifen muss.

„Er könnte natürlich auch sofort fräsen“, so Lorenz Halt. „Aber das ist nicht die optimale Strategie, weil dabei Metallspäne anfallen, die zu einem Kurzschluss und letztlich zu einem Brand führen könnten.“ Aber auch für solche Fälle sei die Anlage gerüstet: Bricht ein Feuer aus, räumt ein Schieber kurzerhand sämtliche Teile, die auf dem Arbeitstisch liegen, in ein Löschbad.

Laut dem Fraunhofer-Institut steckt wie bei den Schrauben auch anderswo der Teufel im Detail. Das Forscherteam habe zahlreiche Probleme lösen und neue Werkzeuge entwickeln müssen. „So dient eine Art Dosenöffner dazu, Dichtungen zu lösen. Und für das Herausheben der einzelnen Batteriezellen, die verklebt sind, haben die beteiligten Fachleute eine Art Mini-Wagenheber entwickelt. Einfallsreichtum erfordert auch das Hantieren mit Kabeln und Steckern, die sich nur schwer greifen lassen.“

Das Forschungsprojekt DeMoBat, das insgesamt drei Jahre läuft, hat gerade Halbzeit. Neben dem Fraunhofer IPA sind daran unter anderem Mercedes-Benz, Siemens, CTC Battery Technology, das KIT, die BTU Cottbus und die Hochschule Esslingen beteiligt. Die Zwischenbilanz ist laut Fraunhofer vielversprechend: Schon diesen Herbst soll ein erster Demonstrator zu sehen sein. Und künftig sollen ergänzend auch Lösungen entwickelt werden, die die zurückgewonnen und noch intakten Bestandteile einer Batterie für einen weiteren Lebenszyklus aufbereiten und wieder zu einem neuen System zusammenführen.
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