En beslutsmodell för cirkulär tillverkning utvecklad vid KTH visar att elfordonstillverkare kan minska sitt beroende av sällsynta jordartsmetaller med nära 15 procent. Studien, som publicerats i International Journal of Production Research, bygger på simuleringar av elmotorers livscykler och visar även tydliga klimat- och kostnadsbesparingar.
Tillgången på sällsynta jordartsmetaller som neodym, praseodym och dysprosium är osäker, och priserna stiger. En ny studie från KTH visar att elfordonsindustrin kan minska behovet av dessa material med 14,7 procent genom att satsa på återanvändning och återtillverkning av komponenter.
Resultaten bygger på en beslutsmodell för cirkulär tillverkning, utvecklad i samarbete mellan forskare vid KTH och Scania Group. Verktyget simulerar livscykler för elfordonskomponenter och stödjer designbeslut som syftar till återanvändning, återtillverkning och återvinning.
Simuleringarna visar att upp till 80 procent av elektrisk stålmassa i elmotorer kan återanvändas eller återtillverkas. För magneter är motsvarande andel 60 procent, och för vanligt stål 56 procent. Återstående material går till återvinning.
Tydliga besparingar i scenariostudier
Ett simulerat scenario med ett eldrivet arbetsfordon visade på en minskning av produktionskostnader med 18,6 procent och ett reducerat koldioxidavtryck på 38,7 procent. Detta uppnåddes genom en designinvestering motsvarande 10,6 procent.
– Att undvika jungfruligt material är en viktig miljöfaktor, säger Farazee Asif, docent i cirkulära tillverkningssystem vid KTH.
Han betonar att studien visar hur cirkulär design kan minska både kostnader och miljöpåverkan genom effektivare materialanvändning.
Verktyg för industriell tillämpning
Enligt studiens huvudförfattare Mayarí Perez, tidigare masterstudent i hållbar produktionsutveckling vid KTH, gör modellen det möjligt att skapa detaljerade simuleringar av hela tillverkningskedjan – från leverantörsled till återvinningssystem.
– 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 hon.
– 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.
Deltagare i projektet: Farazee Asif, docent i cirkulära tillverkningssystem vid KTH Mayarí Pérez, tidigare masterstudent i hållbar produktionsutveckling vid KTH Yongkuk Jeong, lektor i produktionslogistik vid KTH Michael Lieder, affärsutvecklare inom cirkulär ekonomi, Scania
Källa: KTH
