Elektrisches Gerät und Verfahren zum Trennen eines elektrischen Geräts

Die Erfindung betri f ft ein elektrisches Gerät und ein Verfahren zum Trennen eines elektrischen Geräts .

Die ef fi ziente Nutzung von Ressourcen ist eine der zentralen Heraus forderungen unserer Gesellschaft . Alle Hersteller von Produkten, wie beispielsweise elektrischen Geräten, sind daher auf gefordert , Strategien und Verfahren zu entwickeln, um Produkte nachhaltiger zu gestalten . Ein Ansatzpunkt ist dabei , die Recycling-Quote der Produkte , wie beispielsweise elektrischer Geräte , durch eine möglichst sortenreine Trennung von Wertstof fen nach dem Ende der Lebensdauer zu erhöhen oder, sofern möglich, die Wiederverwendung von Komponenten zu ermöglichen .

Produktentwicklung ist ein Prozess mit einer Viel zahl an komplexen Heraus forderungen und Anforderungen . Innovationen müssen unter einem beträchtlichen Zeit- und Kostendruck entwickelt werden . Hierbei liegt der Fokus aktuell auf Funktionsund Kostenoptimierung . Das „Design for Disassembly" stellt eine zusätzliche Anforderung dar, für die im aktuellen Produktentwicklungsprozess bisher wenig Platz ist . Dies führt dazu, dass typische Produkte häufig nach Ende der Lebensdauer sehr schwer oder gar nicht zu zerlegen sind und eine sortenreine Trennung derart aufwendig ist , dass aus wirtschaftlichen oder technologischen Gründen darauf verzichtet wird .

Aktuell ist das Schreddern nach Ende der Lebensdauer das in Deutschland am häufigsten eingesetzte Verfahren zur Demontage von Produkten . Nach dem Schreddern werden die Bruchstücke mehrstufigen Sortierverfahren unterzogen . Diese Sortierverfahren sind sehr aufwendig . Sobald die Produkte geschreddert sind, ist eine sortenreine Trennung schwierig bis technisch nicht mehr realisierbar . Wertvolle Komponenten, wie beispielsweise Permanentmagneten, werden beim Schreddern zerstört . Durch das Schreddern werden gi ftige Stof fe , beispielsweise aus Elektrolytkondensatoren oder Batterien, freigesetzt . Somit ist das Granulat bereits mit diversen Schadstof fen belastet . Das Risiko für Brände und Explosionen in Schredder- und Sortieranlagen steigt . Der Gesetzgeber versucht dem entgegenzuwirken, in dem die zulässigen Grenzwertkonzentrationen für Schadstof fe in Schredder- Abfällen stetig reduziert werden müssen, was wiederum zu einem steigenden Sortieraufwand führt .

Typisch angewandte Verfahren wie Magnet- , Wirbelstromabscheider, Sensorsortierung, diverse Trocken- und nasse Trennverfahren, elektrohydraulische Zerkleinerung oder eine manuelle Sortierung setzen an einem Punkt an, an dem bereits unwiederbringlich die Recyclingfähigkeit deutlich reduziert wurde . Die technologischen oder energetischen Aufwände zur Erhöhung der Recycling-Quote sind an diesem Punkt bereit enorm hoch . Dies zeigt , dass eine Zerlegung der Produkte in seine Einzelteile dem Schreddern vorzuziehen ist .

In Entwicklungsländern, wohin heutzutage oftmals Elektroaltgeräte exportiert werden, werden aus den defekten Geräten durch Inbrandsetzung oder durch das Auflösen in Säurebädern relevante Wert- und Werkstof fe wie Kupfer und Aluminium extrahiert . Restteile werden oftmals verbrannt oder wild deponiert , wodurch massive Schäden an Mensch und Umwelt entstehen .

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Gerät und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches leicht aufgetrennt und in Einzelteile zerlegt werden kann ohne Spezialwerkzeuge oder Spezialwissen .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das elektrische Gerät gemäß Patentanspruch 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Geräts sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben . Ebenfalls wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch das Verfahren zum Trennen eines elektrischen Geräts gemäß Patentanspruch 6 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 7 bis 12 angegeben .

Das elektrische Gerät gemäß Patentanspruch 1 umfasst elektronische Komponenten, die von einem Gehäuse umschlossen werden, wobei am Gehäuse eine Kennzeichnung zum Auftrennen des elektrischen Geräts angebracht ist .

Vorteilhaft hierbei ist , dass ein ef fi zientes Demontageverfahren zur Verfügung gestellt wird, welches zu einer höheren Recycling-Quote führt . Die Demontage kann durch angelerntes Personal erfolgen . Es sind keine Fachkenntnisse über Aufbau und Funktion der zu demontierenden elektrischen Geräte nötig . Eine einfache , symbolhafte Kennzeichnung in Verbindung mit der von den Herstellern bereitgestellten Demontagevorschri ften liefert alle maschinenrelevanten Informationen . Vorteilhaft am erfindungsgemäßen elektrischen Gerät ist , dass eine entsprechende Ausgestaltung Anwendung finden kann bei einer Viel zahl an elektrischen Geräten unabhängig von ihrem Hersteller . Durch den gewählten technologischen Ansatz stehen Werkzeuge zur Verfügung, die bei näherer Analyse tatsächlich j edes elektrische Gerät demontierbar machen . Beispielsweise können Fräser fast j edes beliebige Material entfernen, Sägeblätter oder Laser öf fnen auch große Gehäuseteile innerhalb von Sekundenbruchteilen . Bestehende elektrische Geräte können kostenneutral , sozusagen „retrofit" , in eine Datenbank aufgenommen werden und sind somit von der Anlage nach dem Ende der Lebensdauer demontierbar . Das erfindungsgemäße elektrische Gerät kann bei geringem Personaleinsatz mit einer enormen Demontagegeschwindigkeit verwendet werden .

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts ist die Kennzeichnung auf dem Gehäuse als QR-Code ausgebildet oder wird die Kennzeichnung kabellos übertragen . In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts enthält die Kennzeichnung zumindest Anweisungen zur Demontage des elektrischen Geräts , Informationen zu den Materialien des elektrischen Geräts und Informationen zur Li zenz .

In einer Ausgestaltung des elektrischen Geräts enthält die Kennzeichnung eine Information zur definierten Position auf dem Gehäuse des elektrischen Geräts . Diese Information der definierten Position kann im QR-Code enthalten sein .

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Trennen eines erfindungsgemäßen elektrischen Geräts gemäß Patentanspruch 6 umfasst die Schritte :

- Identi fi zieren des elektrischen Geräts und Prüfen der Li zenz ;

- Abgleichen einer Datenbank und Laden der Anweisungen zur Demontage des elektrischen Geräts ; und

- Demontieren und Sortieren des elektrischen Geräts mittels einer mehrdimensional gesteuerten Aufnahme .

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dies den weiteren Schritt :

- Kontrollieren der Demontage und Erheben einer Li zenzgebühr .

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Schritt

- Identi fi zieren des elektrischen Geräts und Prüfen der Li zenz ; folgende Schritte :

- Ablesen der Kennzeichnung zum Auftrennen des elektrischen Geräts ;

- Abgleichen der Anweisungen zur Demontage des elektrischen Geräts , der Informationen zu den Materialien des elektrischen Geräts und der Informationen zur Li zenz mit der Datenbank . In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Schritt

- Abgleichen einer Datenbank und Laden der Anweisungen zur Demontage des elektrischen Geräts ; folgende Schritte :

- Abgleichen des Eintrags aus der Datenbank;

- Laden der Anweisungen zur Demontage des elektrischen Geräts ;

- Laden der Informationen zu den Materialien; so dass der Prozess der Demontage definiert ist .

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Schritt

- Demontieren und Sortieren des elektrischen Geräts mittels einer mehrdimensional gesteuerten Aufnahme ; folgende Schritte :

- Demontieren des elektrischen Geräts , so dass das elektrische Gerät aufgetrennt ist ;

- Laden der Informationen zu den Materialien;

- Sortieren der Materialien in den dafür vorgesehenen Behältern; so dass das Sortieren abgeschlossen ist .

Der Schritt

- Kontrollieren der Demontage und Erheben einer Li zenzgebühr ; kann folgende Schritte umfassen :

- Überprüfen des Status des Verfahrens ;

- Auslösen einer Li zenz zahlung .

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verfahren automatisiert von einem CNC- Fräs zentrum durchgeführt mit einer mehrdimensional gesteuerten und angetriebenen Aufnahme .

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise wie sie erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Aus führungs formen, die im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden .

Dabei zeigen :

Figur 1 Kennzeichnung zum Auftrennen eines elektrischen Geräts ;

Figur 2A und 2B CNC-Fräs zentrum und auf getrenntes elektrisches Gerät ; und

Figur 3 erfindungsgemäßes Verfahren zum Trennen eines elektrischen Geräts .

Figur 1B zeigt ein elektrisches Gerät 1000 , welches von einem Gehäuse 1010 umschlossen wird . Beispielsweise kann das elektrische Gerät 1000 ein elektrischer Schalter sein, welcher über eine Handhabe 1050 manuell geschaltet werden kann . Im Inneren des elektrischen Geräts 1000 und vom Gehäuse 1010 umschlossen befinden sich elektronische Komponenten .

Am Gehäuse 1010 des elektrischen Geräts 1000 ist eine Kennzeichnung 100 angebracht zum Auftrennen des elektrischen Geräts 1000 .

In einer Aus führungs form ist diese Kennzeichnung 100 ein QR- Code wie er in Figur 1A dargestellt ist . Dieser QR-Code ist auf dem Gehäuse 1010 angebracht . Alternativ kann die Kennzeichnung 100 auch kabellos übertragen werden, beispielsweise mittels des NFC-Standards , per Bluetooth oder mittels eines anderen kabellosen Protokolls .

Die Kennzeichnung 100 enthält zumindest Anweisungen zur Demontage des elektrischen Geräts 1000 , Informationen zu den Materialien des elektrischen Geräts 1000 und Informationen zu einer möglichen Li zenz . Die Kennzeichnung 100 kann zusätzlich eine Information zur definierten Position 150 auf dem Gehäuse 1010 des elektrischen Geräts 1000 enthalten . Bei einem QR-Code entsprechend der Figuren 1A und 1B ist die Information der definierten Position 150 im QR-Code enthalten, beispielsweise in Form eines roten Kreuzes .

Die Kennzeichnung 100 kann ebenso einen Verweis auf eine Datenbank 1102 umfassen, in der die Anweisungen zur Demontage des elektrischen Geräts 1000 , Informationen zu den Materialien des elektrischen Geräts 1000 und Informationen zu einer möglichen Li zenz abrufbar gespeichert sind .

In Figur 3 ist der Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens 2000 zum Trennen eines elektrischen Geräts 1000 dargestellt . Das Verfahren 2000 verläuft zwischen dem Start 1001 und dem Ende 1999 . Das erfindungsgemäße Verfahren 2000 umfasst die Schritte :

- Identi fi zieren des elektrischen Geräts 1000 und Prüfen der Li zenz 1100 ;

- Abgleich mit einer Datenbank 1102 und Laden der Anweisungen 1200 zur Demontage des elektrischen Geräts 1000 ; und

- Demontieren und Sortieren 1300 des elektrischen Geräts 1000 mittels einer mehrdimensional gesteuerten Aufnahme .

Beispielsweise kann das Demontieren und Sortieren 1300 des elektrischen Geräts 1000 automatisiert durchgeführt werden von einem CNC-Fräs zentrum 200 , welche in Figur 2A dargestellt ist . Figur 2B zeigt die Komponenten des elektrischen Geräts 1000 nach Zerlegung durch das erfindungsgemäße Verfahren 2000 .

Der Schritt

- Identi fi zieren des elektrischen Geräts 1000 und Prüfen der Li zenz 1100 ; nach dem Start 1001 umfasst folgende Schritte :

- Ablesen 1101 der Kennzeichnung 100 zum Auftrennen des elektrischen Geräts 1000 ; und - Abgleichen 1102 der Anweisungen zur Demontage 1102A des elektrischen Geräts 1000 , der Informationen zu den Materialien 1102B des elektrischen Geräts 1000 und der Informationen zur Li zenz 1102C mit der Datenbank 1102 .

Nach einer Überprüfung der Li zenz 1103 umfasst bei Vorliegen einer Li zenz der Schritt

- Abgleichen mit einer Datenbank 1102 und Laden der Anweisungen 1200 zur Demontage des elektrischen Geräts 1000 ; folgende Schritte :

- Abgleichen 1201 der Einträge aus der Datenbank;

- Laden 1202 der Anweisungen zur Demontage des elektrischen Geräts 1000 ; und

- Laden 1203 der Informationen zu den Materialien, so dass der Prozess der Demontage 1204 definiert ist .

Alternativ kann bei Nichtvorliegen einer Li zenz eine manuelle Konfiguration 1201 ' durchgeführt werden . Dabei kann ein CAD- Modell 1202 ' konfiguriert werden und in einem weiteren Schritt 1203 ' manuell Elemente wie Nieten detektiert werden und entsprechende Anweisungen zum Werkzeug des Entfernens bestimmt werden, so dass der Prozess der Demontage 1204 definiert ist .

Der Schritt

- Demontieren und Sortieren 1300 des elektrischen Geräts 1000 mittels einer mehrdimensional gesteuerten Aufnahme ; umfasst die folgenden Schritte :

- Demontieren 1301 ; 1302 ; 1303 ; > ; 130n des elektrischen Geräts 1000 , so dass das elektrische Gerät 1000 aufgetrennt ist 1310 ;

- Laden 1311 der Informationen zu den Materialien;

- Sortieren 1312 der Materialien in den dafür vorgesehenen Behältern; so dass das Sortieren 1313 abgeschlossen ist .

Das Laden 1311 der Informationen zu den Materialien kann auf verschiedene Komponenten des elektrischen Geräts 1000 bezogen sein, beispielsweise auf das Material des Gehäuses 1311A und auf das Material des Kontaktarms 1311B und weiteren Materialien .

Dem erfindungsgemäßen Verfahren 2000 kann der weitere Schritt hinzugefügt werden :

- Kontrollieren der Demontage und Erheben einer Li zenzgebühr 1400 .

Dieser Schritt kann sich Aufspalten in

- Überprüfen 1401 des Status des Verfahrens 2000 ; und

- Auslösen 1402 einer Li zenz zahlung .

Durch das universell anwendbare Montage- und Demontierverfahren 2000 können elektrische Geräte 1000 wirtschaftlich aufgetrennt und sortiert werden . Damit wird eine sortenreinere Trennung von Wertstof fen oder auch eine Wiederverwendung von Komponenten nach dem Ende der Lebensdauer erreicht , was wiederum zu einer Erhöhung der Recycling-Quote führt .

Das erfindungsgemäße Verfahren 2000 geht über den reinen Demontagevorgang hinaus , es berücksichtigt zusätzlich noch den Prozess des Sortierens . Es ist universell anwendbar und stellt damit einen Lösungsansatz für alle elektrischen Geräte 1000 und weitere Produkte dar .

Beispielsweise kann auf elektrischen Geräten 1000 ein QR-Code aufgebracht werden, der die folgenden Aufgaben erfüllt :

- signalisiert die Recyclingfähigkeit des elektrischen Geräts 1000 ,

- dient als Li zenzierungssymbol ,

- dient der eindeutigen Identi fikation des elektrischen Geräts 1000 , und

- enthält eine Information zur definierten Position 150 auf dem Gehäuse 1010 als Referenz Null-Punkt . Dieser Mittelpunkt kann in Verbindung mit weiteren Markierungen oder mit einem in der Datenbank hinterlegten 3D-Modell zur Erzeugung eines digitalen Abbildes in der Anlage verwendet werden . Der Vorteil bei Verwendung des QR-Codes in Verbindung mit einem digitalen Abbild liegt darin, dass ein QR-Code zur eindeutigen Positionierung im Raum ausreicht .

Vom QR-Code beziehungsweise der Datenbank 1102 müssen folgende Informationen zur Verfügung gestellt werden :

- Anweisungen zur Demontage des elektrischen Geräts 1000 ;

- Informationen zu den Materialien des elektrischen Geräts 1000 ; und

- Informationen zur Li zenz .

Ein Kamerasystem erkennt den QR-Code und führt eine Abfrage der Li zenz in der Datenbank 1102 durch .

Der Abgleich mit der Datenbank 1102 führt zu folgenden Demontagevorschri ften :

- Identi fi zierung von Verbindungselementen in Typ und Position relativ zum Null-Punkt ;

- Auswahl geeigneter Demontagewerkzeuge ;

- Initialisierung und Ref erenzierung auf den Null-Punkt ; und

- falls das Produkt nicht in der Datenbank 1102 gefunden wird und trotzdem eine Demontage möglich sein soll , kann eine automatische Detektion von Produktart , Vergleichsprodukten, Verbindungselementen, Materialien geschehen, eventuell ein Vorschlag von geeigneten Demontagewerkzeugen vorgenommen werden, eine Festlegung eines Demontageprozesses vorgeschlagen werden und eine Kontrolle durch den Bediener und manueller Start der Demontage durchgeführt werden . Diese Schritte können auch mit Hil fe von künstlichen Intelligenzmethoden unterstützt oder durchgeführt werden .

Die Demontage wird mit einer mehrdimensional gesteuerten und angetriebenen Aufnahme in einem mehrstufigen Prozess durchgeführt , der aus einer Aneinanderreihung von Teilschritten besteht . Das Auf trennen bedeutet :

- Auswahl und Aufnahme des definierten Werkzeugs aus dem bestückten Werkzeuglager ; - Vorkonfiguration des Antriebs wie beispielsweise Fräser mit 5 mm Durchmesser, 10 mm Frästiefe und 1000 Umdrehungen im Rechtslauf ;

- Durchführung der Demontageschritte ;

- Rücktransport des Werkzeugs zum Werkzeuglager .

Zum Sortieren wird folgend vorgegangen :

- Laden der Materialinfo aus der Datenbank 1102 ;

- Transport und Ablage der Teile in entsprechend dafür vorgesehene Behälter ; und

- automatisierte sortenreine Trennung in der Anlage .

Die Demontage kann einer Kontrolle unterzogen werden und es kann eine Li zenzgebühr erhoben werden :

- automatische oder manuelle Kontrolle der Demontage ;

- Erhebung einer Li zenzgebühr für Li zenzprodukte ;

- Möglichkeit zur Optimierung des Demontageprozesses durch den Bediener ;

- Möglichkeit zur Optimierung des Demontageprozesses durch künstliche Intelligenzmethoden durch den Erwerb entsprechender Software-Module ; und

- bei Nichtli zenzprodukten besteht nach einer erfolgreichen Demontage die Möglichkeit zum Abspeichern des konfigurierten Demontageprozesses . Dadurch werden baugleiche Produkte anschließend automatisch erkannt und können zu einem späteren Zeitpunkt mit dem festgelegten Demontageprozess zerlegt werden . Auch hierfür ist die Voraussetzung ein entsprechendes Software-Modul zu erwerben .

Bei Verwendung von vorhandenen Anlagen kann beispielsweise ein CNC-Fräs zentrum 200 verwendet werden . Dies verfügt bereits über alle für den Betrieb einer solchen Anlage notwendigen Komponenten . Es wäre also durchaus denkbar, ein solches Demontagekonzept und Verfahren 2000 in Kooperation mit einem großen CNC-Fräs zentrenhersteller zu entwickeln . Vorteilhaft hierbei ist , dass bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens 2000 kein neuer Anlagentyp entwickelt werden muss , sondern bestehende CNC-Fräs zentren 200 oder Laserzellen bezüg- lieh Software und Hardware ein Upgrade erhalten und damit Multi funktionsanlagen werden, die sowohl zur Fertigung als auch zur Demontage verwendet werden können .