Automatyzacja procesu utylizacji urządzeń elektrycznych
Według nowego raportu ONZ, na całym świecie produkuje się coraz więcej odpadów elektronicznych. Ludzkość nie nadążą z ich recyklingiem. Olbrzymie ilości surowców nie są odzyskiwane. Naukowcy z Fraunhofer IFF w Magdeburgu, w ramach projektu iDEAR opracowują rozwiązania do zautomatyzowanego, opartego na robotach demontażu urządzeń elektronicznych. Wszystko to w celu regeneracji i recyklingu materiałów w rozumieniu nowoczesnej gospodarki o obiegu zamkniętym.
Postęp technologiczny niesie za sobą "ofiary, w postaci urządzeń elektrycznych, które są używane coraz krócej. Pogoń za postępem na rynku nowych technologii powoduje stale rosnące zapotrzebowanie na rzadkie surowce mineralne.
W tym samym czasie rośnie góra odpadów elektronicznych. Według komunikatu prasowego instytutu, globalna roczna produkcja e-odpadów może wzrosnąć do 74 milionów ton do 2030 roku. Jednak tylko ułamek wszystkich urządzeń elektrycznych jest poddawany recyklingowi. Ponad 80 procent e-odpadów trafia na wysypiska lub do spalarni. A wraz z nimi cenne surowce, metale szlachetne i metale ziem rzadkich. Skutkiem ubocznym marnotrawstwa elektrośmieci jest uwalnianie do środowiska chemikaliów i zanieczyszczeń właśnie podczas spalania.
Tylko niewielka część starych urządzeń jest demontowana ręcznie, oczyszczana ze szkodliwych substancji, mechanicznie rozdrabniana i rozdzielana na podzespoły przy użyciu procesów sortowania. Taki ręczny demontaż wiąże się jednak z wysokimi kosztami i nie jest zbyt skuteczny.
Wciąż brakuje zrównoważonych strategii w celu odnawiania i recyklingu urządzeń elektrycznych w rozumieniu nowoczesnej gospodarki o obiegu zamkniętym. W ramach projektu iDEAR, (Intelligent Dismantling of Electronics for Remanufacturing and Recycling), naukowcy z Fraunhofer IFF w Magdeburgu łączą zarządzanie wiedzą, technologię pomiarową i robotykę oraz sztuczną inteligencję, aby stworzyć inteligentny system do zautomatyzowanych i nieniszczących procesów demontażu w celu ustanowienia certyfikowanego i zamkniętego systemu zarządzania odpadami.
„Chcemy zrewolucjonizować demontaż e-odpadów. Obecne rozwiązania wiążą się z wysokimi kosztami inżynieryjnymi i są ograniczone do określonej grupy produktów. W projekcie iDEAR dążymy do metodologii opartej na danych, tak aby jak najwięcej różnych produktów, od komputerów PC i mikrofalówek po sprzęt AGD, można było zdemontować przy minimalnym wysiłku inżynieryjnym i w czasie rzeczywistym” - powiedział dr José Saenz, kierownik grupy ds. pomocy, usług i robotów przemysłowych w Fraunhofer IFF.
Naukowcy początkowo skoncentrują się na zautomatyzowanym demontażu komputerów typu PC. Jednak w dłuższej perspektywie proces ten powinien być rozszerzalny na wszystkie urządzenia. Po dostarczeniu i wstępnej segregacji elektrośmieci łańcuch procesów rozpoczyna się od identyfikacji i diagnostyki. Oparte na sztucznej inteligencji systemy kamer 3D i czujników optycznych przechwytują etykiety z informacjami o producencie, typie i numerze seryjnym, rozpoznają rodzaj i położenie komponentów, sprawdzają geometrię i powierzchnie, oceniają stan elementów złącznych, takich jak śruby i nity oraz wykrywają anomalie.
„Optyczna technologia pomiarowa pomaga rozpoznawać etykiety i sortować różne komponenty, takie jak śruby. Wcześniej wyszkolone algorytmy uczenia maszynowego i sztuczna inteligencja oceniają dane obrazu i umożliwiają rozpoznawanie i klasyfikację materiałów, tworzyw sztucznych i komponentów w oparciu o dane z czujników i dane spektralne w czasie rzeczywistym” - dodał dr José Saenz.
Sztuczna inteligencja rozpoznaje, czy śruba jest uszkodzona albo zardzewiała. Wszystkie dane są rejestrowane w cyfrowym bliźniaku demontażu, który dostarcza informacji o tym, czy podobny produkt został już wcześniej zdemontowany.
W kolejnym kroku dr Saenz i jego zespół używają oprogramowania do określenia sekwencji demontażu. Definiują między innymi, czy powinien nastąpić całkowity, czy częściowy demontaż, tj. tylko odzyskanie wysokiej jakości komponentów.
Robot otrzymuje serię instrukcji i sekwencji do przetworzenia, takich jak „Odkręć dwie śruby po lewej stronie obudowy, otwórz obudowę itp.”. W razie potrzeby maszyna zmienia wymagane narzędzie pomiędzy poszczególnymi etapami pracy. Umiejętności zdefiniowane w sekwencjach demontażu obejmują działania robota, takie jak wkręcanie, podnoszenie, cięcie, wyciąganie, lokalizowanie, zmiana położenia, zbliżanie się, odkładanie, obsługa dźwigni, zginanie, łamanie i przecinanie kabli, które robot demontujący może wykonywać samodzielnie.
Instytutu podaje, że podczas demonstracji udało się usunąć płytę główną z obudowy komputera PC. Wykorzystano do tego sztuczną inteligencję - agenta AI, który najpierw trenuje rozwiązanie procesu na modelu symulacyjnym. A następnie dokonuje recyclingu w rzeczywistości.
