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新能源汽车电机的二次生命

来源:国际金属加工商情 发布时间:2024-02-08 287
金属加工金属切削机床 循环经济
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动力总成的电气化正在不断推进。所使用的电机含有铜等宝贵的原材料以及钕等稀土金属,目前的回收方法无法回收这些材料。因此,延长电机的使用期越来越重要。此外,与内燃机相比,所使用的原材料会产生更大的碳足迹。

越来越多的电动汽车开始销售,从而增加了电机的生产量。在使用寿命结束后,这些电机会被粉碎,然后回收利用。单个零件和组件无法再利用。迄今为止,作为现代循环经济的一部分,电机的再制造和再循环一直缺乏可持续的保值战略。在REASSERT项目中,弗劳恩霍夫制造工程与自动化研究所(Fraunhofer IPA)的研究人员正与行业合作伙伴一起,研究电机维修、再制造和再利用的各种概念,以及循环经济的新设计。

 

REASSERT 项目旨在为循环经济开发一种原型电机(图片来源:舍弗勒)


动力总成的电气化正在不断推进。所使用的电机含有铜等宝贵的原材料以及钕等稀土金属,目前的回收方法无法回收这些材料。因此,延长电机的使用期越来越重要。此外,与内燃机相比,所使用的原材料会产生更大的碳足迹。


位于拜罗伊特的弗劳恩霍夫制造工程与自动化研究所(Fraunhofer IPA)的科学家Julian Große Erdmann说:“创新的保值策略在可持续发展方面具有巨大的减排潜力。”


作为REASSERT项目的一部分,研究人员正在与舍弗勒、卡尔斯鲁厄理工学院、BRIGHT Testing GmbH、iFAKT GmbH和Riebesam GmbH & Co. KG合作,开发创新的电机再制造方法,并将其重新用于汽车。


他们重点关注再利用、维修、再制造和原材料回收的保值战略。这些都是循环经济的关键要素,能够减少自然资源消耗并最大限度地减少废物。该项目由德国联邦经济事务和气候行动部(BMWK)资助。

 

减少对环境的影响


目前,原材料回收是既定的保值战略。通过人工或自动回收方法,可以回收铜和铝等材料。为此,人们对电机进行拆卸、粉碎、分类,并熔化成各种材料。


然而,回收的材料通常会受到污染,不能再用于电机应用,而且单个零件和组件也会被销毁。因此,原材料回收只能作为回收利用的最后手段,取而代之的是高质量的保值策略,如再利用、维修、再制造和材料回收。


Große Erdmann解释说:“我们希望建立一个闭环系统,对宝贵的资源进行再利用,以消除对原材料进口的依赖,并最大限度地减少原材料的开采。”项目合作伙伴将“再利用”定义为对整台发动机进行二次利用,将“修理”定义为更换有缺陷的零件和组件。在“再制造”中,所有零件都要经过拆卸、清洗、翻新和重新组装。研究人员解释说:“有了这些策略,所需的稀土、铜等原材料就会减少,也许只需要备件。”


在原材料回收方面,项目合作伙伴计划拆卸电机,并在粉碎前对各种材料进行分类。

 

全过程流程链


该项目包括建立一个完整的流程,其中每个步骤都有自己的演示装置和测试台——从进货检验进行电机分类,到拆卸、消磁、清洗、零件诊断和再制造,一直到重新组装和生产线末端测试,在生产线末端测试中对电机的功能进行评估。例如,在这一过程中,有轻微磨损的电机外壳可能会被归类为可再利用,如有必要,可使用机加工工艺进行重新加工,以确保其功能。


工程师解释说:“根据所选择的保值策略,会涉及不同的工艺步骤和链条,因此翻新的工作量也会不同。例如,拆卸和重新使用电机的磁性材料就是其中的一个挑战。由于磁体的涂层和粘结,带有永久磁铁的转子即使在手动拆卸过程中也很难拆卸成零件。因此,我们的目标是建立无损拆卸方法。”

 

人工智能协助决策


作为该项目的一部分而开发的人工智能工具有助于为特定应用选择最佳的保值策略。它可以访问保存在数字孪生中的电机产品和工艺数据。


项目中收集的知识将用于新型电机的设计。他们的目标是为循环经济开发出一种可以轻松拆卸的电机原型,并在其上毫不费力地应用上述四种保值策略。


来源:弗劳恩霍夫制造工程与自动化研究所

 

来源:荣格-《国际金属加工商情》

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