Recycling-Revolution: Fraunhofer entwickelt KI-Roboter für Elektroschrott-Demontage

Die Menge an Elektroschrott wächst weltweit rasant. Bis 2030 rechnet die UN mit 74 Millionen Tonnen jährlich. Um diesem Problem zu begegnen, entwickeln Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg ein revolutionäres Verfahren zur automatisierten Demontage von Elektronikgeräten. Mithilfe von künstlicher Intelligenz und Robotertechnik sollen wertvolle Rohstoffe effizient zurückgewonnen werden.

Elektroschrott als Rohstoff

Weltweit nimmt die Menge an Elektroschrott zu. Denn auch wenn die Geräte zum Teil reparierbar sein müssen, wollen viele Menschen nicht mit veralteter Technik arbeiten. Was nutzt ein Computer, dessen Kamera und Übertragungstechnik für Videokonferenzen nicht geeignet sind? In vielen Geräten stecken wertvolle Rohstoffe, Recycling ist aber aufwendig und deshalb teuer. Deutsche Forscher wollen Elektrogeräte jetzt automatisiert zerlegen – zerstörungsfrei und mit Robotern.

Mit 74 Millionen Tonnen Elektroschrott rechnet die UN bis 2030 weltweit. Mehr als 80 Prozent landen auf Müllkippen, die wertvollen Rohstoffe – Edelmetalle wie Gold und Silber oder Seltene Erden – gehen verloren. Oder der Elektroschrott wird ­verbrannt, dabei können gefährliche Chemikalien in die Umwelt gelangen. Was nicht auf die Deponie geht, wird entweder mühsam und teuer per Hand zerlegt oder wenig effizient geschreddert.

Am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg arbeiten Forschende jetzt daran, Elektrogeräte im Sinn einer modernen Kreislaufwirtschaft aufzuarbeiten und wiederzuverwerten. Beim Projekt Idear, kurz für Intelligente Demontage von Elektronik für Remanufacturing und Recycling, werden Wissensmanagement, Mess- und Robotertechnik und künstliche Intelligenz verbunden. „Wir wollen die Demontage von Elektroschrott revolutionieren", sagt José Saenz, Gruppenleiter Assistenz-, Service- und Industrieroboter am IFF. Zunächst geht es darum, PCs automatisch zu zerlegen. Das Verfahren soll dann auf beliebige Geräte wie Mikrowellen und Waschmaschinen erweiterbar sein.

Zunächst betrachten 3D-Kamera- und optische Sensorsysteme den zu zerlegenden PC. Sie erfassen Label mit Angaben zu Hersteller, Produkttyp und -nummer, ermitteln Typ und Lage von Bauteilen, überprüfen die Art, wie das Gerät zusammengebaut ist, bewerten den Zustand von Schrauben und Nieten. Und sie erkennen Unregelmäßigkeiten. Machine-Learning-Algorithmen und KI werten die Bilddaten in Echtzeit aus. So ermittelt die KI, ob eine Schraube verrostet ist. Mit den Daten entsteht ein digitaler Zwilling, an dem das System erkennen kann, ob es bereits ein ähnliches Produkt zerlegt hat.

Auf Basis der Daten baut dann ein Roboter das Gerät auseinander. Wobei die Forschenden vorher festlegen können, ob das Gerät komplett oder nur in Teilen zerlegt werden soll. Die KI trainiert die Lösung einer komplexen Aufgabe, etwa das Herauslösen eines Mainboards, am digitalen Zwilling und gibt dem Roboter dann entsprechende Anweisungen. Bisher laufen für die verschiedenen Schritte einzelne Demonstratoren. In einem nächsten Schritt sollen sie verknüpft werden. Im industriellen Ausmaß praxistauglich ist das alles noch nicht, aber auf dem Weg dahin.