يتم بيع عدد متزايد من السيارات الكهربائية، وبالتالي زيادة كمية المحركات الكهربائية المنتجة، وفي نهاية عمرها الإنتاجي، يتم تمزيق هذه المحركات الكهربائية ومن ثم إعادة تدويرها.
لا يمكن إعادة استخدام المكونات والتجمعات الفردية، حتى الآن، كان هناك نقص في استراتيجيات الاحتفاظ بالقيمة المستدامة لإعادة تصنيع وإعادة تدوير المحركات الكهربائية كجزء من الاقتصاد الدائري الحديث.
في مشروع REASSERT، يعمل الباحثون في معهد فراونهوفر لهندسة التصنيع والأتمتة IPA جنبًا إلى جنب مع شركاء الصناعة لمتابعة مفاهيم مختلفة لإصلاح المحركات الكهربائية وإعادة تصنيعها وإعادة استخدامها بالإضافة إلى تصميمات جديدة للاقتصاد الدائري.
تتقدم كهربة مجموعة نقل الحركة بشكل مستمر، تحتوي المحركات الكهربائية المستخدمة على مواد خام قيمة مثل النحاس، بالإضافة إلى معادن أرضية نادرة مثل النيوديميوم، حيث تحتكر الصين شبه احتكارها، والتي لا يمكن استعادتها باستخدام طرق إعادة التدوير الحالية .
ومن ثم، فإن تمديد مرحلة استخدام المحركات له أهمية متزايدة، علاوة على ذلك، فإن المواد الخام المستخدمة لها بصمة كربونية أكبر مقارنة بمحرك الاحتراق، ولهذا السبب، من الضروري تمديد مرحلة استخدام هذه المحركات.
يقول جوليان جروس إردمان، العالم في معهد فراونهوفر لهندسة التصنيع والأتمتة IPA في بايرويت: “توفر استراتيجيات الاحتفاظ بالقيمة المبتكرة إمكانات كبيرة لخفض الانبعاثات من حيث الاستدامة”، كجزء من مشروع REASSERT، يتعاون الباحثون مع Schaeffler (قائد الاتحاد)، ومعهد كارلسروه للتكنولوجيا، وBRIGHT Testing GmbH، وiFAKT GmbH، وRiebesam GmbH & Co. KG لتطوير طرق مبتكرة لإعادة تصنيع المحركات الكهربائية وإعادة استخدامها في المركبات.
وهي تركز على استراتيجيات الاحتفاظ بالقيمة لإعادة الاستخدام والإصلاح وإعادة التصنيع وإعادة تدوير المواد الخام، وهذه عناصر أساسية للاقتصاد الدائري، مما يتيح تقليل استهلاك الموارد الطبيعية وتقليل النفايات.
الحد من التأثير البيئي
في الوقت الحاضر، تعد إعادة تدوير المواد الخام بمثابة استراتيجية ثابتة للاحتفاظ بالقيمة. من خلال طرق إعادة التدوير اليدوية أو الآلية، يتم استرداد المواد مثل النحاس والألومنيوم على وجه الخصوص.
يتم تفكيك محركات الجر الكهربائية، وتمزيقها، وفرزها إلى أجزاء مادية فردية، ثم صهرها لهذا الغرض، ومع ذلك، فإن المواد المعاد تدويرها ، والتي غالبًا ما تكون ملوثة، لم يعد من الممكن استخدامها في التطبيقات الحركية، ويتم تدمير المكونات والتجمعات الفردية.
لذلك، يجب اختيار إعادة تدوير المواد الخام فقط كملاذ أخير لإعادة التدوير واستبدالها باستراتيجيات الحفاظ على القيمة عالية الجودة مثل إعادة الاستخدام والإصلاح وإعادة التصنيع وإعادة تدوير المواد.
إعادة التصنيع
يوضح جروس إردمان: “نريد إنشاء نظام حلقة مغلقة يتم من خلاله إعادة استخدام الموارد القيمة من أجل التخلص من الاعتماد على واردات المواد الخام وتقليل استخراج المواد الخام إلى الحد الأدنى”، يُعرّف شركاء المشروع إعادة الاستخدام على أنها إعادة استخدام المحرك بأكمله للاستخدام الثانوي والإصلاح كاستبدال المكونات والتجمعات المعيبة، في “إعادة التصنيع”، يتم تفكيك كافة المكونات، وتنظيفها، وتجديدها، وإعادة تجميعها.
يوضح الباحث: “مع هذه الاستراتيجيات، هناك حاجة إلى عدد أقل من المواد الخام مثل العناصر الأرضية النادرة والنحاس وغيرها، ربما فقط لقطع الغيار “، بالنسبة لإعادة تدوير المواد الخام، يخطط شركاء المشروع لتفكيك المحرك وفرز المواد الفردية قبل التقطيع.
يستخدم شركاء المشروع محركات مرجعية من قطاع سيارات الركاب لتحليل واختيار استراتيجيات الاحتفاظ بالقيمة التي ينبغي استخدامها في تطبيق معين.
بناء سلسلة عمليات بدءًا من التفتيش الداخلي وحتى اختبار نهاية الخط.
يتضمن المشروع إنشاء عملية كاملة، تتميز كل خطوة منها بأداة العرض والاختبار الخاصة بها – بدءًا من الفحص الداخلي لتصنيف المحركات وحتى التفكيك وإزالة المغناطيسية والتنظيف وتشخيص المكونات وإعادة التصنيع، وصولاً إلى إعادة التجميع ونهاية الخط الاختبار، حيث يتم تقييم وظائف المحرك.
على سبيل المثال، خلال هذه العملية، قد يتم تصنيف غلاف المحرك الذي به تآكل طفيف لإعادة الاستخدام، وإذا لزم الأمر، تجديده باستخدام عمليات التصنيع لضمان الأداء الوظيفي، اعتمادًا على استراتيجية الحفاظ على القيمة المختارة، يتم تضمين خطوات وسلاسل عملية مختلفة، وبالتالي فإن يوضح المهندس أن الجهود المبذولة للتجديد قد تختلف.
ومن الأمثلة على أحد التحديات التي تواجه هذا الأمر تفكيك وإعادة استخدام المواد المغناطيسية من المحركات، “من الصعب تفكيك الجزء الدوار الذي يحتوي على مغناطيس دائم إلى مكوناته حتى في عملية التفكيك اليدوية بسبب طلاء المغناطيس وربطه، والهدف هنا هو إنشاء طرق تفكيك غير مدمرة.”
اختيار استراتيجية الاحتفاظ بالقيمة
تساعد أداة اتخاذ القرار المعتمدة على الذكاء الاصطناعي في اختيار استراتيجية الاحتفاظ بالقيمة، تساعد أداة الذكاء الاصطناعي التي تم تطويرها كجزء من المشروع على تحديد أفضل استراتيجية للاحتفاظ بالقيمة لتطبيق معين، لديه إمكانية الوصول إلى بيانات المنتج والعملية الخاصة بالمحرك الكهربائي، والتي يتم حفظها في ملف مزدوج رقمي.
تهدف المعرفة التي تم جمعها في المشروع إلى استخدامها في تصميم محركات كهربائية جديدة.
الهدف هو تطوير نموذج أولي لمحرك للاقتصاد الدائري يمكن تفكيكه بسهولة ويمكن تطبيق استراتيجيات الحفاظ على القيمة الأربع المذكورة عليه بسهولة.
