電気自動車の増加にともない、バッテリーのリサイクルに関してソリューションが求められます？
産業(yè)用ロボットが貴重な原材料のリサイクルを可能に
ここで1つの問題が提起されました。つまり、電気自動車の増加にともない、
中古バッテリーの山も増えるということです。というのも、現(xiàn)在のところ、バッテリーの平均的な耐用年數(shù)は10年ほどとなっているためです。同時に、その生産に必要な原材料はますます不足し、高価になりつつあります。そこで解決策の1つとなるのが
リサイクルです。ここで、
KUKA製産業(yè)用ロボットの出番となります。より正確には、産業(yè)用ロボットの
KR QUANTECです。シュトゥットガルトにある?
フラウンホーファーIPA(製造技術(shù)および自動化研究所)は、
研究プロジェクト「DeMoBat - バッテリーと電気モーターの産業(yè)的解體」において、その方法を示しています。?
シュトゥットガルトのフラウンホーファーIPAとKUKAは、長年の提攜関係にあります。
12のパートナー企業(yè)が數(shù)年にわたり、ネットワーク內(nèi)での調(diào)査を?qū)g施しました。
數(shù)年にわたり、12のパートナー企業(yè)の専門家が、電気自動車のバッテリーを持続可能かつ経済的に実行可能かたちでのリサイクル方法を調(diào)査しました。このプロジェクトでは、産業(yè)規(guī)模での連続運(yùn)転に使用可能なデモおよびテストツールとして、合計(jì)8つのアプリケーションが包括的に開発されました。その焦點(diǎn)は電気自動車用バッテリーの解體でした。というのも、コンポーネントをリサイクルするための前提條件は、純粋な構(gòu)成部品への解體で、これはまったく容易ではなかったからです。
バッテリーの自動解體による一石三鳥
ロボットベースのソリューションにうってつけの課題。例えば、可搬重量270kgの組立ロボット
KR QUANTECは、フラウンホーファーIPAで開発された
ソフトウェア「pitasc」で操作され、外部センサーの接続を容易にする
KUKA.RobotSensorInterfaceを介して制御されます。「このようにして、
重要な分解工程をリアルタイムで制御することができ、従來は手作業(yè)で行っていた
様々な工程を自動化することができました。KUKAのバッテリー分解技術(shù)は、このように3つの問題を一度に解決するのに役立っています。
熟練工の不足を軽減し、従業(yè)員の
安全に関するリスクを最小限に抑え、
効率化によりバッテリーを経済的にリサイクル可能になります。
EUバッテリー規(guī)制の大幅な強(qiáng)化により対策が急務(wù)?
メーカーが迫られる問題への取り組み：2023年以降、EUバッテリー規(guī)制は大幅に強(qiáng)化され、特に、歐州への輸入品も含め、新品のバッテリーに含まれるリサイクル素材の割合を増やす ことが義務(wù)づけられました。シュトゥットガルトで成功した研究プロジェクトは、KUKAによる技術(shù)サポートがいかに価値あるものであったかを物語っています。?
自動化は、バッテリーのリサイクルに新たな可能性を切り拓きます。
KR QUANTECはここで、ネジの取り外し、シーリングジョイントの開放、ケーブルの切斷といった、さまざまな作業(yè)を擔(dān)當(dāng)しました。「問題を複雑にしているのは、市場には
驚くほどの多品種のバッテリーシステムがあることです」とアンワル?アル?アサディ氏は述べています。「そして、その中身はそれぞれ異なっており、自動車の同じシリーズであっても、メーカーがバッテリーシステムの仕様を変えるケースもあります。?
あらゆる電気自転車のあらゆるバッテリーに対応：KR QUANTECなら、その対処法を心得ています。
6軸ロボットとしての
KR QUANTECは、まさにうってつけのモデルでした。
6つの自由度を備えたこの多関節(jié)ロボットは、バッテリー システムのさまざまな寸法や形狀に併せて最適な調(diào)整が可能で、またその対応荷重により
高トルクにも対応します。また、前述の
「pitasc」ソリューションのようなソフトウェアが必要で、これはハードウェアと連攜して、
それぞれのバッテリーモデルに関係なく、必要となる作業(yè)を認(rèn)識します。?
フラウンホーファーIPAプロジェクトの構(gòu)造は、KUKAロボットがどれだけ柔軟かを示しています。
ネジやその他の部品を自動認(rèn)識する
畫像処理システムのサポートによって、各工程ごとに
KR QUANTECを手動でティーチングする必要がなくなりました。部品との衝突を防ぐため、
センサーと3Dカメラシステムを使用して、各解體工程の後に作動確認(rèn)を?qū)g施しました。この信號は、中央のプロセス制御システムに送信され、
安全なプロセスフローを保証します。
柔軟な設(shè)備で様々な仕様のバッテリーに対応
アル?アサディ氏によれば、自動車メーカーはできるだけ小さなスペースに、できるだけ多くの部品をバッテリーに収めることを求められます。このため、分解時の動作可能なスペースが極端に制限されます。その他の課題としては、ケーブルの位置がまちまちであったり、バッテリーの接著箇所が多く、ネジ留めよりも自動での解體が難しくなることがあります。「しかし、私たちはこの問題に対する解決策も見つけており、現(xiàn)在は産業(yè)用途への利用に向けにさらに改良を進(jìn)めたいと考えています。とりわけ、バッテリーの設(shè)計(jì)は半年ごとに根本??的に変わるため、柔軟な設(shè)備を構(gòu)築することが重要となります。」
新世代の
多関節(jié)ロボットKR QUANTECは、標(biāo)準(zhǔn)裝備のDCコントローラにより、
極めて高いエネルギー効率を?qū)g現(xiàn)しています。すなわち、動作中とスタンバイ狀態(tài)の両方でエネルギー消費(fèi)が大幅に削減されています。生産モードでは、6軸ロボットのエネルギー消費(fèi)は、ブレーキエネルギーからの回生もあり、先代モデルより
約30%少なく、「制御待機(jī)」運(yùn)転モードでは、
60%も削減されています。
自動解體だけでなくさらに多くの用途に対応する産業(yè)用ロボット
このため、
6軸ロボットKR QUANTECは、電気自動車用バッテリーのリサイクルだけでなく、
さまざまな分野での用途に適しています。その合理化されたモジュラーシステムは、
適切にカスタマイズされたテクノロジーと短納期を約束し、最終的に
総所有コスト(TCO)も低く抑えることにつながります。これは、メンテナンスの手間を最小限に抑え、スペアパーツの數(shù)を減らすことができるためです。?
KR QUANTECの特徴は、その高い柔軟性と低く抑えられたTCOです。
120 kgから300 kgまで、
KR QUANTECシリーズのモデルは高荷重クラスに屬し、この分野では市場で
最大クラスの積載量とリーチのポートフォリオを誇ります。現(xiàn)場で可搬重量を拡大できるオプションと、高いプロセス品質(zhì)を?qū)g現(xiàn)するMotion Modeによって、これらの製品は、あらゆる生産現(xiàn)場において
未來に向けた賢明で確実な投資となります。
急成長する市場規(guī)模
このことは、電気自動車産業(yè)が今後急速に発展していくことが予想されるため、バッテリーの解體分野に特にあてはまります。専門家は、電子自動車の世界市場規(guī)模は4200億米ドル弱（2022年）から2028年には
7700億米ドル(約120兆円)以上に拡大すると予測しています。このプロジェクトにおける一連のテストにより、自動車メーカー(例えばEVの自社リサイクル)、バッテリーメーカー、リサイクル企業(yè)によるバッテリーリサイクルに関して、この
大きな成功をどのように活用できるかが示されました。
関心のある企業(yè)は、フラウンホーファーIPAに、ロボットによる製品の分解をテストしてもらうことができます。同研究所はまた、プロジェクト開始當(dāng)初から解體用製品の最適化にも取り組みました。
KUKAと研究機(jī)関の協(xié)力がその価値を証明?
ちなみに、このようなプロジェクトは、関係者にとって新しい経験ではありませんでした。KUKAは、その技術(shù)の開発とテストにおいて、
數(shù)十年にわたり研究機(jī)関と緊密な協(xié)力関係を築いてきました。約20年前、最初の
KUKAクリーンルームロボットが共同開発され、その後、
數(shù)十のKUKA製品のESD認(rèn)証やその他多くのプロジェクトが行われました。
KUKAのトーマス?シュミットベルガーとフラウンホーファーIPAのプロジェクトマネージャーであるアンワル?アル?アサディ氏は、提攜関係の成功についての喜びを隠せません。
産業(yè)界と學(xué)術(shù)界のコラボレーションは、「DeMoBat」で再びその価値を証明しました。「私たちは、ここにヨーロッパ最大のバッテリー解體テスト施設(shè)を建設(shè)しました」とアンワル?アル?アサディ氏は誇らしげに述べています。「そして、自動化ソリューションが、エレクトロモビリティをさらに持続可能なものにするのに、いかに決定的な役割を果たすことができるかを示しました。」
