Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb ADIR - Next Generation Urban Mining
Automated Disassembly, Separation and Recovery of Valuable Materials from Electronic Equipment
Bestimmte Rohstoffe werden immer wichtiger für die Herstellung von hochwertigen Industrieprodukten. Insbesondere elektronische Geräte enthalten Edelmetalle und eine Reihe von strategischen Rohstoffen. Bislang beschränkt sich das Recycling einiger Materialien auf Massenabfertigung wie Shredderprozesse und Metallurgie zur Gewinnung der hochwertigen metallischen Bestandteilen wie Gold, Silber und Kupfer. Eine Reihe von kritischen Elementen, darunter Tantal, können jedoch nicht effizient zurückgewonnen werden oder gehen sogar als Staub oder Rückstände verloren. Ziel des EU Projekts ADIR ist die Umsetzung einer Schlüsseltechnologie für das Urban Mining der nächsten Generation. Dabei soll eine automatisierte Zerlegung elektronischer Geräten erarbeitet werden, um wertvolle Materialien zu trennen und zurückzugewinnen.
Das Fraunhofer IFF ist dem ADIR-Konsortium im Juli 2019 beigetreten und wurde mit der Fertigstellung und Integration der Maschine zur Handy-Demontage beauftragt, die aufgrund der Insolvenz eines Partners nicht erfolgt war. Die Maschine umfasst einen Industrieroboter für Handhabungsaufgaben, ein Bildverarbeitungssystem zur Klassifizierung und Lokalisierung der Mobiltelefone auf dem Förderband sowie eine Frässtation zum Entfernen der Abdeckungen und Leiterplattenabschirmungen. Die Klassifizierung und Lageerkennung der Mobiltelefone, die auf einem Förderband ankommen, erfolgt in einem zweistufigen Prozess. Als erstes wird Mittels maschinellen Lernens die Mobiltelefone identifiziert und eine Erkennung, ob die Vorder- bzw. Rückseite oben liegt, wird durchgeführt. Herkömmliche Bildverarbeitungstechniken werden zur Konturextraktion verwendet, um die Greifposition mittels Industrieroboter zu bestimmen. Anschließend nimmt der Industrieroboter die Mobiltelefone vom Förderband und demontiert über ein Fräsportal die äußere Abdeckungen des Mobiltelefons, entnimmt den Akku, entfernt die Abschirmung auf den Leiterplatten (PCBs) und übergibt diese vorbereiteten Leiterplatten an die anderen Maschinen zur weiteren Bearbeitung. Ein besonderes Highlight des Fraunhofer IFF war die Fähigkeit, das komplette System in der kurzen Zeitspanne zu überarbeiten und zu integrieren. In besonders spannende Weise demonstriert das ADIR Projekt, welche Rolle die Robotik für die Herausforderungen der nachhaltigen Produktion, des Recyclings und der Kreislaufwirtschaft spielen kann.
Das ADIR-Konsortium nutzt eine Reihe innovativer Techniken zur Gewinnung strategischer Rohstoffe, darunter gepulste Energietechnologien zur Bauteilentnahme, Laserbearbeitung und metallurgische Prozesse.
Das Projekt wird vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT koordiniert. Das Konsortium besteht aus einer Reihe von Unternehmen, darunter die Laserspezialisten Laser Analytical System & Automation GmbH, die Systemintegratoren TreTau Engineering SR und OSAI Automation Systems S.p.A, die Experten für Recycling und Bauteilgewinnung, darunter H.C. Starck GmbH, Aurubis AG, Electrocycling GmbH und Instytut Metali Niezelaznych, sowie die Robotik- und Automatisierungsspezialisten vom Fraunhofer IFF.
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