Desatornillado automatizado en el reciclaje de baterías de vehículos eléctricos

El desmantelamiento de baterías al final de su vida útil de vehículos eléctricos ha dependido históricamente de mano de obra intensiva. Un electricista cualificado en alta tensión requiere normalmente varias horas para desmontar por completo un solo paquete de baterías de automóvil. Este enfoque manual presenta un cuello de botella operativo significativo para las plantas de reciclaje que se enfrentan a la escasez de mano de obra cualificada y a un aumento previsto de diez veces en el volumen de baterías usadas dentro de la Unión Europea para 2030.

"En vista de la escasez de trabajadores cualificados y de los millones de baterías usadas que se esperan en los próximos años, este es un tiempo del que una empresa de reciclaje no dispone", explica Viktor Bayrhof, director de producto de Liebherr-Verzahntechnik.

Más allá de las limitaciones laborales, la arquitectura física de las carcasas de las baterías complica el procesamiento automatizado. Los tornillos de fijación suelen estar distribuidos tanto en planos horizontales como verticales y, con frecuencia, presentan una mezcla de geometrías, como cabezas Torx y hexagonales. Además, los componentes que llegan a los centros de reciclaje suelen estar sucios o dañados, lo que reduce la fiabilidad de los sistemas de reconocimiento óptico convencionales.

Implementación de soluciones de automatización servoneumática
Para resolver estos desafíos operativos, Liebherr desarrolló el sistema LHDismantle, una celda de desmontaje robótica diseñada para automatizar la extracción de los tornillos de la cubierta sin requerir programación compleja ni conocimientos de robótica por parte del personal de la planta. "Los operadores del sistema no necesitan tener conocimientos de robótica ni de automatización, ya que el manejo del sistema no requiere conocimientos de programación ni de aprendizaje", señala Daniel Reischmann, del departamento de Ventas Técnicas de Automatización de E-Mobility en Liebherr.

Para lograr un desatornillado fiable e independiente de la posición, el sistema incorpora el controlador de posición servoneumático CMAD desarrollado por Festo. Este controlador gestiona las mordazas de sujeción de la herramienta de agarre, proporcionando al sistema las características de control preciso de posición y fuerza de una pinza eléctrica, al tiempo que conserva el bajo peso y la robustez mecánica de los accionamientos neumáticos. Esta optimización del peso es muy ventajosa para aplicaciones en el extremo del brazo (end-of-arm) en manipuladores robóticos, donde minimizar el peso de la carga útil es fundamental.

La arquitectura de control utiliza electroválvulas piezoeléctricas integradas para operar pequeños cilindros neumáticos en un sistema de circuito cerrado. Esta configuración se apoya en una válvula de control de presión proporcional para ajustes precisos a caudales bajos, un terminal de válvulas flexible y cilindros neumáticos estándar.

Validación técnica y beneficios operativos
La integración del controlador de posición servoneumático permite que las pinzas del robot ejerzan una fuerza especificada con una precisión espacial de 0,2 mm tanto en orientaciones verticales como horizontales. Debido a que el controlador cuenta con detección de posición espacial integrada, mantiene una fuerza constante incluso cuando la orientación de la herramienta cambia durante la operación. Esta capacidad permite al sistema manipular tornillos ubicados en diferentes lados de la carcasa de la batería sin interrupciones.

Además, el diseño mecánico utiliza una etapa de asentamiento táctil patentada durante la secuencia de desatornillado. Este enfoque táctil elimina la necesidad de un sistema de visión óptica, lo que hace que la herramienta sea resistente a elementos de fijación deformados, contaminados o desalineados.

La configuración técnica se sometió a una amplia validación antes de su despliegue. "El desarrollo del controlador de posición CMAD nos permitió prescindir del sistema de visión utilizado anteriormente", afirma Jan Pollmann, director de desarrollo de Liebherr, señalando que la colaboración con expertos técnicos en el Festo Experience Centre de Esslingen permitió a los equipos de ingeniería evaluar a fondo la solución bajo condiciones operativas simuladas.

La implementación de este sistema automatizado permite a las plantas de reciclaje escalar sus operaciones de manera eficiente para recuperar materias primas críticas, como litio, cobalto y níquel. Al automatizar la extracción de estos materiales, los fabricantes de vehículos pueden cumplir con las cuotas de reciclaje exigidas por la regulación de manera rentable.

Editado por Maria Brueva, editora de Induportals – adaptado por IA.

www.festo.com