De- e Remanufacturing: soluzioni e proposte per il re-use ed il second life dei prodotti a fine vita - Author: Prof. M. Colledani - Class Onlus
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De- e Remanufacturing: soluzioni e proposte per il re-use ed il second life dei prodotti a fine vita Author: Prof. M. Colledani Politecnico di Milano Dipartimento di Meccanica Sezione Tecnologie Meccaniche e Sistemi
De-e Remanufacturing per l’Economia Circolare
Con il termine «De- e Remanufacturing» si intendono l'insieme di tecnologie, strumenti e
metodi knowledge-based per il recupero, il riuso e l’upgrade di funzioni e materiali dai
rifiuti industriali e dai prodotti high-tech post-consumo, in una nuova prospettiva di
Economica Circolare, che pone il produttore al centro della value-chain.
Fonte: EU – Towards a circular economy, a Example: Benefits of Remanufacturing in the automotive industry (Electronic Air Control unit).
zero waste programme for Europe, COM [Source Kohler: D., Mechatronic Remanufacturing at Knorr-Bremse Commercial Vehicles
(2014) 398 final Systems (CVS)].
De-e Remanufacturing per l’Economia Circolare
Opportunità
•Risparmi netti per le imprese fino a €604
miliardi (8 % del fatturato annuo); Barriere
•Riduzione delle emissioni totali annue di gas Politiche, sociali, economiche e tecnologiche:
a effetto serra del 2-4%;
•Mancanza di conoscenze e capacità di mettere in
•L’aumento della produttività delle risorse del pratica le soluzioni dell’economia circolare;
30 % entro il 2030 potrebbe far salire il PIL
•Gli investimenti nelle misure di miglioramento
quasi dell’1 % e creare oltre 2 milioni di posti
dell’efficienza o nei modelli innovativi restano
di lavoro.
insufficienti e percepiti come rischiosi e complessi;
•La domanda di prodotti e servizi sostenibili può
Impatti e Benefici Economia continuare a essere bassa.
Il passaggio verso un modello di economia Circolare
circolare potrebbe incentivare l'economia
europea e ottenere benefici annui fino a €1,8
Azioni della CE
miliardi entro il 2030. •Sfruttare pienamente il programma di lavoro di
Fonte: H2020 per il biennio 2016-2017, con una dotazione di
Ellen MacArthur oltre 650 milioni di EUR;
Foundation •Insieme alla BEI e al polo europeo di consulenza sugli
investimenti, incoraggiare la presentazione di
domande di finanziamento e sostenere lo sviluppo di
progetti di interesse per l'economia circolare.
De-e Remanufacturing per l’Economia Circolare: approccio sistemico Aree di innovazione per supportare una transizione sostenibile a nuovi business nell’economia circolare: da un approccio tecnologico ad un approccio sistemico orientato alla catena del valore.
Business Case: Batterie per la e-mobility
Contesto industriale: settore automotive
Nel 2015 sono stati immatricolati nel mondo oltre 550.000
veicoli elettrici/ibridi, una crescita di circa l’83% in un solo
anno.
L’Europa ha superato nel 2015 le 186.000 unità
immatricolate, raddoppiando il risultato dell’anno
precedente. I principali mercati EU in crescita nel 2015
(fonte ACEA) sono:
• Olanda: 43.441 unità, +193% su anno precedente
• Norvegia: 33.721 unità, +71% su anno precedente
• Regno Unito: 28.175 unità, +97% su anno precedente
• Germania: 23.481 unità, +79% su anno precedente
• Francia: 22.867 unità, +83% su anno precedente
Il riuso può contribuire a diminuire il costo delle
batterie incontrando le necessità di altri settori.
De- e Remanufacturing di batterie: nuova catena del valore
Nuova catena di processi per favorire il riuso di celle da batterie Li-ion con approccio
cross-settoriale:
• Remanufacturing per il riuso di celle e moduli a fine vita per applicazioni stazionarie.
• Recupero dei materiali di valore (metallici e non-metallici) da celle non riutilizzabili
E-mobility
Recupero
Fonte: Opel Fonte: Opel
Riuso
Applicazioni
stazionarie:
Obiettivo: soluzione win-win per entrambi i settori. • Energia
Rinnovabile
• Abitazioni e uffici
De- e Remanufacturing: Sfide tecnologiche
Sfide tecnologiche e requisiti per i sistemi di de-e Remanufacturing
• Elevata variabilità del design dei prodotti in input Soluzioni flessibili e adattabili
• Elevata variabilità nelle condizioni del prodotto post-uso. Disponibilità di Informazioni
prodotto in-uso e da produttore
• Mancanza di criteri e tecniche di certificazione standard: Sistemi di ispezione e
• Accettazione per il riuso; testing in linea
• Performance moduli rigenerati. Sistemi di supporto alle
decisioni
• Requisiti di ergonomia e sicurezza per gli operatori. Soluzioni sostenibili e
human-centric
• Necessità di elevati standard di efficienza e qualità. Automazione, ripetibilità e
tracciabilità
Necessità di sviluppare una nuova generazione di
sistemi di Smart De-e Remanufacturing
Esempio: Impianto Pilota di De- e Remanufacturing (ITIA-CNR)
Prodotti Meccatronici
Automotive
Cella 1: Disassemblaggio robotizzato ibrido
Sfida specifica:
• Elevata variabilità e incertezza sullo stato del prodotto.
• Elevato costo e rigidità delle soluzioni automatizzate (“Sony Minidisc”, “Fuji single-use camera”).
Caratteristiche soluzione:
• Disassemblaggio attraverso paradigma di cooperazione uomo-robot.
• Sicurezza operatore.
• Riassemblaggio dopo il trattamento nella stessa cella.
Key Issue: cooperazione uomo-robot.
Cella 2: Disassemblaggio selettivo e rework
Sfida specifica:
• Trattamento di prodotti (PCBs e component) molto etereogenei.
• Requisiti restrittivi sui tempi ciclo.
Caratteristiche soluzione:
• Architettura con motori lineari.
• Sistema di visione per la
compensazione automatica X-Y.
• Controllo di forza in Z per evitare
danni sulle PCBs.
• Sostituzione automatica dell’utensile.
• Carico/scarico automatico del pallet.
• Erogatore automatico della pasta di
saldatura.
10Cella 3: Sistema di riciclo “intelligente”
Sfida specifica: processi meccanici rigidi che non si adattano alla
tipologia di prodotto in ingresso all’impianto.
Caratteristiche soluzione: processo di riciclo meccanico riconfigurabile in
grado di ottimizzare il prodotto in output. Controllo feed-forward tramite Cyber-physical Systems
architecture
Cyber-physical Systems (CPS).
Integrated hardware (HyperSpectral
workstation and Corona Electrostatic
Separator) and software systemsDe- e Remanufacturing di batterie e-mobility: re-design di prodotto Ispirata da industria PCB Industria PCB utilizza connettori plug-in per stabilire contatti tra la board ed i componenti Connessioni affidabili erobuste Source: Broxing
De- e Remanufacturing di batterie e-mobility: nuovi modelli di business Necessità di sviluppare nuovi modelli di business basati su servizio e soluzioni ICT • Progettazione e dimostrazione di nuovi servizi per guidare il customer verso soluzioni di e-mobility. • Sviluppare unità intelligenti e mobili di disassemblaggio e unità di ispezione on-demand. • Offire tracciabilità e sicurezza del processo.
Iniziativa Vanguard: Pilot De-and Remanufacturing
G7 Summit Declaration June 2015: La G7 Alliance on Resource
Efficiency ha promosso l’Economia Circolare, il Remanufacturing e
il Riciclo come azioni strategiche.
La Commissione Europea ha lanciato nel Dicembre
2015 l’Iniziativa strategica “Closing the loop - An EU
action plan for the Circular Economy”.
Progetti H2020 R&I all’interno della focus area
Mancanza di infrastrutture che possano “Industry 2020 in the Circular Economy”, call CIRC,
dimostrare alle aziende soluzioni ed investimenti Spire e FOF, a TRL 6-7.
ad elevato rischio per l’adozione di nuovi
business models in ambito di Economia
Circolare.
Questi Hub di Innovazione dovrebbero agire De-and Reman
pilot network
come ”punti di accesso tecnologici" aperti
Applied Research - Techn. Validation - Demonstration - Ready to market
all’accesso da parte di diversi stakeholders.De- e Remanufacturing Pilot Network L’obiettivo principale della pilot network “De- e Remanufacturing” è quello di integrare un insieme multidisciplinare di tecnologie abilitanti avanzate ed innovative (TRL - Technology Readiness Level - 7-8), sfruttando in modo sinergico il know-how delle Regioni coinvolte nella rete di impianti pilota, al fine di fornire un servizio agli end-user ed alle aziende manifatturiere per risolvere specifiche problematiche relative alla sostenibilità dei loro prodotti.
De- e Remanufacturing: soluzioni e proposte per il re-use ed il second life dei prodotti a fine vita Author: Prof. M. Colledani Politecnico di Milano Dipartimento di Meccanica Progettare Quattroruote Ottobre 2013 Maggio 2014
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