Die meisten Halbleiter, auch Chips genannt, haben eine längere Lebensdauer als die Geräte, in denen sie verbaut sind. Ein Beispiel: Notebooks werden in der Regel fünf Jahre genutzt, während die Lebensspanne von Computerchips im Schnitt fünfzehn Jahre beträgt. Dennoch werden die Halbleiter häufig mit den aussortierten Geräten entsorgt. Das ist nicht nur eine Verschwendung wertvoller Ressourcen, es ist auch ein vergeudetes Potenzial für die Elektronikindustrie, die unter einem globalen Chipmangel leidet. Hinzu kommt: Die Halbleiterindustrie trägt massiv zu den globalen CO2-Emissionen bei. Je leistungsfähiger Chips sind, desto größer ist ihr ökologischer Fußabdruck. Zu diesem Ergebnis kommt unter anderem eine Studie der Harvard University aus 2021.
Für eine Wiederverwendung von Halbleitern über den Lebenszyklus von Elektrogeräten hinaus besteht also enormes Potenzial. Das Start-Up Desoltik hat sich zur Aufgabe gemacht, dieses zu nutzen. Das junge Unternehmen besteht aus vier Studenten des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und ist im Rahmen des „Student Innovation Lab“ am Fachbereich Elektrotechnik und Mechatronik entstanden. Herzstück des Rückgewinnungssystems ist die Robotiklösung-Kombination von Schneider Electric, bestehend aus dem industriellen Transportsystem Multi Carrier, dem Lexium Cobot sowie einem neuen Scara Roboter.
Da die Chips auf unterschiedlichen Platinengrößen sowie an verschiedenen Stellen verbaut sind, wird eine hohe Flexibilität benötigt. Zur Lokalisierung der für die Demontage relevanten Bauteile kommt eine KI-basierte Bilderkennung zum Einsatz. Diese lokalisiert die Chips auf der Platine, beurteilt deren Wertigkeit und leitet die Roboter durch Berechnung der Zielpositionen bei der Entnahme der Chips an. Auf diese Weise konnte eine vollautomatisierte und hochgradig flexible Lösung realisiert werden, mit der die sehr anspruchsvollen Arbeitsschritte auch wirtschaftlich rentabel ablaufen können. Selbst verschiedene Platinengrößen sind dabei kein Problem: Die Bewegungsprofile der Carrier stellen sich automatisch und schnell auf neue Formate um. Auf der SPS Smart Production Solutions 2023 hat Schneider Electric die Applikation in einer Demoanlage mit zwei verschiedenen Platinen von Schneider Electric-Geräten gezeigt.
Wird ein Chip per Bilderkennung und KI als recyclebar eingestuft, werden diese im nächsten Prozessschritt von der Platine gelötet. Dieser Prozess nimmt rund drei Minuten in Anspruch. Das Erhitzen der Chips ist dabei kein Problem. Das Halbleiter-Standardisierungsgremium Jedec der Electronic Industries Alliance garantiert, dass Chips mindestens dreimal erhitzt werden können, ohne Schaden zu nehmen. Zur Entnahme der Chips von der Platine kommt der neue Scara Roboter zum Einsatz. Die Visualisierung wurde mit Avea Edge umgesetzt.
Die Maschine ist ein Meilenstein für das Recycling bzw. die Kreislaufwirtschaft von Halbleitern. Erstmals ist es möglich, dass Chips mithilfe eines automatisierten Prozesses sorgfältig entnommen und einer Wiederverwendung zugeführt werden können. Wird die Lebensdauer von Chips derart verlängert, sinkt die Abhängigkeit der Elektronikindustrie von Lieferketten. Gleichzeitig verringert sich die Abfallmenge und wertvolle Materialien wie seltene Erden und Edelmetalle werden wiedergewonnen. Die Zusammenarbeit mit Desoltik ist nicht die einzige Initiative von Schneider Electric, die auf eine Dekarbonisierung der Chip-Branche abzielt: Im Rahmen des Programms „Catalyze“ werden Partner aus der Halbleiterbranche wie Intel dabei unterstützt, die CO2-Emissionen entlang der kompletten Lieferkette zu reduzieren.
