Pesquisadores desenvolvem projeto para remanufatura e reciclagem de eletroeletrônicos

Pesquisadores do Instituto Fraunhofer, que atuam no setor de Operação e Automação de Fábrica IFF, no âmbito do projeto iDEAR, estão desenvolvendo soluções para desmontagem robótica automatizada e não destrutiva de eletrônicos para remanufatura e reciclagem de materiais que ajudarão a estabelecer uma economia circular avançada.

Os avanços na tecnologia estão reduzindo constantemente a vida útil dos dispositivos eletrônicos. Isto está resultando em uma demanda cada vez maior por matérias-primas finitas. Ao mesmo tempo, o lixo eletrônico continua a acumular. A geração anual de lixo eletrônico em âmbito mundial poderá aumentar para 74 milhões de toneladas métricas até 2030. Apenas uma pequena fração de todos os dispositivos eletrônicos é reciclada. Mais de 80% do lixo eletrônico gerado acaba em aterros sanitários ou incineradores, incluindo todas as matérias-primas valiosas, metais preciosos e terras raras contidas nos produtos eletrônicos. A incineração pode liberar produtos químicos e substâncias perigosas no meio ambiente.

A pequena percentagem de lixo eletrônico que é submetida a tratamento normalmente é triturada, enquanto apenas uma parte limitada é desmontada manualmente, limpa de substâncias perigosas, decomposta mecanicamente e classificada em diferentes frações. Essa desmontagem manual acarreta custos elevados e não é muito eficaz.

Praticamente não existem estratégias sustentáveis ​​de retenção de valor para renovar e reciclar produtos eletrônicos que permitam uma economia circular avançada. No projeto iDEAR, abreviação de Intelligent Disassembly of Electronics for Remanufacturing and Recycling, pesquisadores do Fraunhofer IFF em Magdeburg, na Alemanha, estão a combinando gestão de conhecimento, metrologia, robótica e inteligência artificial num sistema inteligente para processos de desmontagem automatizados e não destrutivos para estabelecer um sistema de gestão de resíduos de circuito fechado e certificável.

“Pretendemos revolucionar a desmontagem do lixo eletrônico. As soluções atuais exigem engenharia substancial e estão limitadas a um grupo específico de produtos. No projeto iDEAR, estamos buscando uma metodologia baseada em dados para que a mais ampla variedade de produtos, de computadores a micro-ondas e eletrodomésticos, possa ser desmontada em tempo real com pouca engenharia”, afirma o dr. José Saenz, gerente do Grupo de Robôs Assistivos, de Serviços e Industriais da Fraunhofer IFF.

Os pesquisadores estão inicialmente concentrados na desmontagem automatizada de computadores. O sistema pretende ser atualizável ao longo do tempo para qualquer equipamento, como máquinas de lavar, por exemplo.

METROLOGIA DE PRECISÃO – Após a entrega e separação dos itens, são iniciados os processos iniciais de identificação e análise de condições. Sistemas de sensores ópticos e câmeras 3D com algoritmos alimentados por IA escaneiam etiquetas com informações sobre o fabricante, tipo e número do produto, detectam tipos e localizações de componentes, examinam geometrias e superfícies, avaliam a condição de fixadores, como parafusos e rebites, e detectam anomalias.

“A metrologia óptica ajuda a digitalizar etiquetas e classificar diferentes peças, como parafusos, por exemplo. Algoritmos de aprendizado de máquina previamente treinados e IA interpretam os dados da imagem e permitem a identificação e classificação de materiais, plásticos e componentes em tempo real com base em dados de sensores e espectrais”, explica Saenz. Por exemplo, a IA detecta se um parafuso está oculto ou enferrujado. Todos os dados são armazenados em um gêmeo digital de desmontagem, que é uma instância do produto, por assim dizer, e também fornece informações sobre se um produto similar já foi desmontado.

Na próxima etapa, Saenz e sua equipe definem a sequência de desmontagem para que seu software possa determinar se deve executar uma desmontagem completa ou focar apenas na recuperação de componentes específicos e valiosos. Componentes colados ou acoplados de outra forma dificultam a desmontagem não destrutiva. Parafusos enferrujados ou descascados ou componentes deformados também não são ideais para isso.

O processo de desmontagem começa com base nessas informações de alto nível. O robô recebe uma série de instruções e operações para concluir, como “Retire os dois parafusos à esquerda da caixa, abra a caixa” e assim por diante. Sempre que necessário, a máquina troca cada ferramenta necessária entre as etapas individuais. As habilidades especificadas nas sequências de desmontagem incluem ações do robô, como parafusar, levantar, cortar, extrair, localizar, reposicionar, soltar, mover alavancas, dobrar, quebrar e cortar fios, que o robô desmontador pode realizar de forma totalmente autônoma. O demonstrador teve até sucesso em testes para remover a placa-mãe de um computador – uma tarefa muito complexa que requer um alto nível de precisão.

“Usamos IA para isso. Um agente de IA é inicialmente treinado para completar o processo no modelo de simulação e posteriormente transferimos a ação do robô treinado para a configuração experimental do mundo real. Isso não é necessário para habilidades simples, como localização. Usamos dados de sensores e câmeras para isso”, explica Saenz.

Foram construídos os demonstradores individuais para os subprocessos: uma estação para identificação e análise de computadores, um demonstrador do modelo de avaliação conectado ao gêmeo digital do produto e a sequência de desmontagem, um demonstrador de gêmeo digital, um demonstrador da execução automática de ações robóticas baseadas em habilidades para desmontagem e um demonstrador de ações robóticas geradas por IA para remover placas-mãe da caixa.

Na próxima etapa, os demonstradores serão interligados. O objetivo é um demonstrador que integre todos os desenvolvimentos tecnológicos e possa executar todos os processos de desmontagem automatizados. “A reciclagem e a remanufatura são fundamentais para que as empresas manufatureiras garantam o acesso às matérias-primas. A recuperação destes materiais não só reduz o impacto ambiental do lixo eletrônico, mas também constitui uma valiosa fonte de matérias-primas para novos produtos”, afirma Saenz. (texto: Franco Tanio/Foto: divulgação)