Eski sürüm Internet Explorer tarayıcısı kullanmaktasınız. En iyi gösterim için lütfen tarayıcınızı güncelleyin
Endüstriyel akülerin sökülmesi elektrikli arabaları daha da sürdürülebilir hale getiriyor
E-arabalar hızla çoğalıyor. Peki oldukça fazla sayıda kullanılmış durumdaki akülere ne oluyor? Fraunhofer IPA, KUKA'nın KR QUANTEC'ini kullanarak endüstriyel akü sökümünün nasıl çalıştığını başarıyla test etti. Hedef, elektrikli otomobillerin kullanımını daha da sürdürülebilir hale getirmektir.
Her geçen gün sayısı artan elektrikli araçların akülerinin geri dönüşümü nasıl çözülecek?
Stuttgart'taki Fraunhofer IPA'da endüstriyel akülerin sökülmesine yönelik başarıyla yürütülen "DeMoBat" projesinde KUKA teknolojisi merkezi bir rol oynadı.
Endüstriyel robot, değerli ham maddelerin geri dönüştürülmesini sağlıyor
Burada tek bir sorun var: Giderek daha fazla elektrikli araçla birlikte, kullanılmış akülerden bir dağ büyüyor. Çünkü bu aküler şu anda yalnızca on yıl civarında bir ortalama kullanım ömrüne sahipler. Aynı zamanda bunların üretimi için gereken ham maddeler giderek daha az bulunuyor ve daha pahalı hale geliyor. Buna bir çözüm olarak: Geri dönüşüm! İşte tam bu noktada KUKA'nın endüstriyel robotları devreye giriyor, daha doğrusu: Endüstriyel robot KR QUANTEC. Stuttgart'taki Fraunhofer Üretim Mühendisliği ve Otomasyon Enstitüsü IPA, "DeMoBat - Akülerin ve elektrik motorlarının endüstriyel sökümü" adlı araştırma projesinde bunun nasıl yapılabileceğini gösterdi.
Stuttgart'taki Fraunhofer IPA ve KUKA'nın uzun süredir devam eden bir ortaklığı var.
On iki ortak birkaç yıl boyunca işbirlikçi araştırmalar yürüttü
On iki ortağın uzmanları, birkaç yıl boyunca elektrikli araç akülerinin hem sürdürülebilir hem de ekonomik açıdan uygun bir şekilde nasıl yeniden işlenebileceğini araştırdı. Toplamda, projede sürekli endüstriyel operasyon için kullanılabilecek gösterim ve test araçları olarak sekiz uygulama tamamen geliştirildi. Burada odak noktası elektrikli otomobil akülerinin sökülmesiydi. Bunun nedeni, bileşenlerin geri dönüştürülebilmesinin ön koşulunun onları oluşturan parçalara ayrılmasıdır ve bunu yapmak hiç de kolay değildir.
Akünün sökülmesi: Karmaşık ve hayati tehlike
Anwar Al Assadi, Fraunhofer IPA grup lideri "Akülerin sökülmesi üç büyük zorluğu beraberinde getiriyor" şeklinde açıklıyor. "Öncelikle özel nitelikli uzmanlara ihtiyaç duyuluyor çünkü yüksek voltajlı teknolojilerle çalışmak özel ve çoğunlukla uzun zamana yayılan bir eğitim gerektiriyor. İkinci olarak manuel sökme, yüksek voltaj ve tehlikeli gazlar nedeniyle bir sağlık riskiyle ilişkili olup en kötü durumda, kendiliğinden tutuşma meydana gelebilmektedir. Üçüncüsü, elle sökme işlemi çok fazla zaman alır ve buna bağlı olarak maliyetlidir. Bu da çoğu zaman geri dönüşümün mevcut durumda kârsız görünmesine neden oluyor."
Endüstriyel robot, aküyü sökerken dikkatli bir şekilde ilerler.
Otomasyon çözümleri, e-mobiliteyi daha da sürdürülebilir hale getirmede önemli bir rol oynayabilir.
Otomatik akü sökme işlemi bir taşla üç kuş vurdu
Robot tabanlı bir çözüm için büyük zorluklar. Örneğin, 270 kilogram taşıma yüküne sahip bir KR QUANTEC montaj robotu tamamen Fraunhofer IPA'da geliştirilen "pitasc" yazılımı ile çalıştırıldı ve harici sensörlerin bağlanmasını kolaylaştıran KUKA.RobotSensorInterface kullanılarak kontrol edildi. "Bu şekilde, önemli sökme adımlarını gerçek zamanlı olarak düzenleyebildik ve böylece daha önce elle yapılması gereken çeşitli süreçleri otomatikleştirdik." KUKA'nın akü söküm teknolojisi böylece üç sorunun birden çözülmesine yardımcı oluyor: kalifiye işçi sıkıntısını azaltıyor, çalışanlar için güvenlik riskini en aza indiriyor ve verimlilik sayesinde akü geri dönüşümünün ekonomik olarak da uygulanabilir olmasını sağlıyor.
6 akslı mafsallı kol robotu, vidaları veya bağları en yüksek doğruluk ile gevşetir.
Ciddi manada daha katı hale gelen AB akü düzenlemeleri, bu konuda harekete geçmeyi zorunlu kılıyor
Üreticilerin bu konunun her halükarda üzerine gitmesi gerekiyor: 2023'ten bu yana önemli ölçüde daha ciddi bir AB akü düzenlemesi, diğer hususların yanı sıra, yeni akülerin Avrupa'ya ithal edilmiş olsalar dahi, artan oranda geri dönüştürülmüş malzeme içermesini zorunlu kılmaktadır. Stuttgart'taki başarılı araştırma projesi, KUKA'nın teknik desteğinin ne kadar değerli olabileceğini etkileyici bir şekilde gösteriyor.
Otomasyon, akü geri dönüşümünde yeni olanaklar sunuyor.
KR QUANTEC burada, vidaları gevşetmekten sızdırmazlık bağlantılarını açmaya veya kabloları ayırmaya kadar çok çeşitli işlem adımları gerçekleştirdi. Anwar Al Assadi, "Karmaşık olan şu ki, piyasada inanılmaz sayıda farklı akü sistemi bulunuyor" şeklinde ifade ediyor. "Ve her biri kendi içinde farklı görünüyor." Bazı durumlarda üreticiler aynı araç serisinde bile akü sistemlerinin yapısını değiştirebiliyor.
Hangi akü hangi elektrikli araba olursa olsun: KR QUANTEC bununla nasıl başa çıkılacağını biliyor
6 akslı bir robot olan KR QUANTEC tam olarak burada boy gösteriyor: Eklemli robot, altı serbestlik derecesi ile akü sisteminin farklı boyutlarına ve geometrilerine en iyi şekilde uyum sağlayabilir ve taşıma yükünü aynı zamanda yüksek torkları da kaldırabileceği anlamına gelir. Buna göre, bahsi geçen "pitasc" çözümü gibi, donanımla birlikte ilgili pil modeline bakılmaksızın ne yapılması gerektiğini tanıyan bir yazılıma ihtiyaç vardır.
Fraunhofer IPA proje yapısı KUKA robotunun esnekliğini gösteriyor.
Vidaların ve diğer bileşenlerin otomatik olarak tanınması için görüntü işleme sistemlerinin desteklenmesi, KR QUANTEC'in her bir işlem adımı için manuel eğitime tabi tutulmasını gereksiz kılmıştır. Bileşenlerle çarpışmayı önlemek amacıyla, her sökme adımından sonra sensörler ve 3D kamera sistemleri kullanılarak bir başarı kontrolü gerçekleştirildi. Sinyaller daha sonra merkezi süreç kontrolüne iletildi ve böylece güvenli bir süreç akışı sağlandı.
İnce geometrisi ve az yer kaplaması sebebiyle QUANTEC ile esnek ve geleceğe yönelik bir tesisi oluşturulabilir.
Esnek sistemler çeşitli tasarımlardaki aküleri işleyebilir
Al Assadi'ye göre karmaşık olan husus, otomobil üreticilerinin akülerdeki çok küçük bir alana mümkün olduğu kadar çok sayıda bileşeni yerleştirmek zorunda olmalarıdır. Bu husus, sökme sırasında hareket özgürlüğünü ciddi anlamda kısıtlar. Diğer zorluklar arasında kabloların farklı konumları veya bir aküde bulunan ve vidalara kıyasla otomatik olarak gevşetilmesi çok daha zor olan çok sayıda bağlı birleşim yeri sayılabilir. "Ancak bunun için de endüstriyel kullanım anlamında daha da geliştirmek istediğimiz çözümler bulduk." Esnek sistemler oluşturmak çok önemlidir; özellikle de akülerin tasarımı her altı ayda bir temel olarak değiştiği için bu gereklidir.
Fraunhofer IPA proje tesisi sürekli endüstriyel operasyonlarda kullanılabilir.
KR QUANTEC: Geniş bir uygulama yelpazesi için cazip
Çok yönlülük, KR QUANTEC serisinin en büyük avantajlarından birisidir: Thomas Schmidberger, KUKA Küresel İş Geliştirme Müdürü Elektronik, "İnce geometrisi ve küçük kaplama alanı sayesinde, QUANTEC ile esnek ve geleceğe yönelik bir tesis oluşturulabilir" şeklinde ifade ediyor. "Tüm KUKA robotları gibi bu robot da, elektrostatik açıdan hassas bileşenlerin güvenli şekilde kullanılmasını sağlamak için standart olarak ESD sertifikasına sahip."
KR QUANTEC her hareketi mükemmel bir şekilde yerine getiriyor.
Ayrıca, yeni nesil mafsallı kol robotu KR QUANTEC, standart DC kontrol cihazı sayesinde özel enerji verimliliğiyle etkileyicidir: Hem hareket halinde hem de bekleme modunda enerji tüketimi önemli ölçüde azaldı. Altı akslı araçlar üretim modunda, kısmen frenleme enerjisinin geri kazanımı nedeniyle önceki modele göre yaklaşık yüzde 30 daha az enerji tüketiyor ve hatta "kontrolde bekleme" işletim durumunda yüzde 60 daha az enerji tüketiyor.
Otomatik sökme işleminden daha fazlasını yapabilen endüstriyel robot
Bu, 6 akslı robot KR QUANTEC'i yalnızca elektrikli araç akülerinin geri dönüşümü için değil, aynı zamanda çeşitli uygulama alanları için de cazip hale getirir. İnce modüler sistemi ayrıca özel uyum teknolojisi ve hızlı teslimat süreleri vaat eder ve sonuç olarak düşük toplam sahip olma maliyeti (TCO) sağlar. Çünkü bakım masrafı minimuma iner ve yedek parça sayısı azalır.
KR QUANTEC, yüksek esneklik ve düşük TCO ile karakterize edilir.
120 ila 300 kilogram ağırlıklarıyla KR QUANTEC serisinin modelleri aynı zamanda yüksek taşıma kapasitesi sınıfına tabi olup bu alanda piyasadaki en büyük taşıma kapasitesi ve erişim mesafesi portföyüne sahiptir. Alandaki taşıma kapasitesini yükseltme yeteneği ve yüksek süreç kalitesine yönelik Motion Modes, bunu her türlü üretimin geleceği için mantıklı ve güvenli bir yatırım haline getirir.
Pazar hacmi hızla artıyor
Bu durum, özellikle elektrikli araç sektörünün önümüzdeki yıllarda hızla gelişeceği göz önüne alındığında, akü söküm alanı için de geçerlidir: Uzmanlar, e-araçlar için 420 milyar doların biraz altında olan küresel pazar hacminin (2022) 2028 yılına kadar 770 milyar doların üzerine çıkmasını bekliyor. Projenin test serisi artık bu büyük potansiyelin araba OEM'leri (örneğin, şirket içi elektrikli araç geri dönüşümü), akü üreticileri veya geri dönüşüm şirketleri tarafından akü geri dönüşümü konusunda nasıl kullanılabileceğini gösterdi. İlgilenen firmalar, ürünlerinin robot destekli olarak sökülmesinin fizibilitesini Fraunhofer IPA'ya kontrol ettirebilirler. Enstitü aynı zamanda ürünlerin başlangıç aşamasına sökülmeye uygun hale getirilmesi üzerinde de çalışıyor.
KR QUANTEC, büyük esnekliğiyle Fraunhofer IPA'daki test tesisinin vazgeçilmez bir unsuru haline gelmiştir.
KUKA ve bilim arasındaki işbirliği başarılı sonuç verdi
Bu arada, proje çalışması katılan hiç kimse için yeni bir deneyim değildi: KUKA, teknolojilerinin geliştirilmesi ve test edilmesi konusunda onlarca yıldır araştırma enstitüsüyle yakın işbirliği içinde çalışmaktadır. İlk KUKA temiz oda robotu, yaklaşık 20 yıl önce birlikte geliştirildi ve bunu, onlarca KUKA ürününün ESD sertifikasyonu alması ve diğer birçok proje takip etti.
KUKA bünyesinde yer alan Thomas Schmidberger ve Fraunhofer IPA'nın proje yöneticisi Anwar Al Assadi bu başarılı işbirliğinden memnun.
"DeMoBat" ile bir kez daha kendini kanıtlamış bir endüstri ve bilim etkileşimi: Anwar Al Assadi "Akülerin sökülmesi için Avrupa'nın en büyük test tesisini burada kurduk" şeklinde gururla ifade ediyor. "Ayrıca otomasyon çözümlerinin e-mobiliteyi daha da sürdürülebilir hale getirmede nasıl belirleyici bir rol oynayabileceğini gösterdik."
