Tillgången på sällsynta jordartsmetaller är osäker och priserna stiger. Men elfordonstillverkare skulle kunna minska sina materialbehov med nästan 15 procent genom att återtillverka och återanvända komponenter. Det visar en nyligen genomförd studie från forskare vid KTH.

Besparingarna kan göras genom att använda en beslutsmodell för cirkulär tillverkning som utvecklats av forskare i Sverige. Verktyget är baserat på simuleringar av livscykeln för elfordonsmotorkomponenter, och har utvecklats i syfte att främja produktdesign som möjliggör återtillverkning och återanvändning, eller återvinning.

Resultaten publicerades i International Journal of Production Research av forskare vid KTH i Stockholm och Scania Group, inklusive medlemmar från teamet som utförde förstudien inför lastbilstillverkaren Scanias lansering av nya fordon med renoverade komponenter.

Ett simulerat scenario med ett eldrivet arbetsfordon visade en ungefärlig besparing på 18,6 procent gällande produktionskostnad, och koldioxidavtrycket uppskattades ha minskat med 38,7 procent. Materialbehovet minskade med 14,7 procent. Detta kan uppnås genom en designinvestering på 10,6 procent.

Farazee Asif, forskare inom cirkulära tillverkningssystem vid KTH, säger att studien visar hur cirkulär design kan spara industrin betydande produktionskostnader och minska dess efterfrågan på energi och material, samtidigt som dess koldioxidavtryck och avfall minskas.

– Att undvika jungfruligt material är en viktig miljöfaktor, säger Farazee Asif.

Simuleringarna visade att 80 procent av den elektriska stålmassan för elmotorer skulle kunna kanaliseras mot återtillverkning eller återanvändning, medan de återstående 20 procenten skulle kunna styras mot återvinning. På samma sätt skulle 60 procent av magneter och 56 procent av vanligt stål kunna riktas mot återtillverkning och återanvändning, medan resten går till återvinning.

– Cirkulära ekonomiska metoder är avgörande för att säkra framtida resurser inom elbilstillverkning, särskilt för de delar där sällsynta jordartsmetaller används. Det behövs dock fortfarande betydande designinnovationer och modellering av de ekonomiska och miljömässiga effekterna av dessa, säger Farazee Asif.

– Modellen gör det möjligt för tillverkare att producera detaljerade och korrekta representationer av komplexa produktionssystem, från små åtgärder till makronivåhändelser, säger studiens huvudförfattare Mayarí Perez, tidigare masterstudent i hållbar produktionsutveckling vid KTH.

– Till exempel behövs sällsynta jordartsmetaller som neodym, praseodym och dysprosium för att producera de kraftfulla magneterna i elmotorer. Verktyget möjliggör modellering av verksamheten hos leverantörer, tillverkare och återvinningsföretag, så att en tillverkare kan förutsäga tillgången på sådana material. Verktyget kan också simulera logistiken för transport av material och komponenter för att säkerställa snabb leverans till tillverkningsanläggningar, säger Mayarí Perez.

– Genom att skala upp cirkulära metoder skulle bilindustrin kunna möta upp till 70 procent av den framtida neodymefterfrågan för elbilar år 2050. Denna studie är ett bidrag till att utveckla den infrastruktur och hantering av produkters slutskede som behövs för att nå det målet, säger Mayarí Perez.