16 Feb Digitaler Zwilling in der Batteriefertigung
Ein Konzept für Digitale Zwillinge in der Batteriefertigung haben ein Team der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB und des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT gemeinsam mit Partnern entwickelt. Dazu gehören die drei konkreten Anwendungsgebiete in der Batteriezellfertigung: den Gebäudezwilling, den Anlagenzwilling und den Produkt- oder Batteriezellzwilling.
Als Voraussetzung und Grundlage für den Digitalen Zwilling erarbeiteten die Forschenden ein Traceability-Konzept auf Zellebene. Damit können sie zukünftig einzelne Bestandteile einer Batteriezelle während der gesamten Produktion verfolgen und die dazugehörigen Daten im Digitalen Zwilling aggregieren. Diese Daten dienen dazu, die Batteriezellproduktion im digitalen Raum abzubilden und weiterzuentwickeln, um die erarbeiteten Konzepte im nächsten Schritt in die physische Produktion zu übertragen.
Die projektbeteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler identifizierten erstmals Parameter, die einen maßgeblichen Einfluss auf die Qualität der Zelle haben. Zu diesen Parametern zählen unter anderem bestimmte Eigenschaften der Eingangsmaterialien – zum Beispiel die Bestandteile der Elektrodenpaste – oder etwaige Lösemittelreste in den Elektroden. Dadurch kann nun festgelegt werden, welche Parameter vom digitalen Produkt- und Anlagenzwilling abgebildet werden müssen.
Gebäude-, Anlagen- und Batteriezwilling
Die entwickelten Maßnahmen dienen als Rahmen zur Implementierung des dreigliedrigen Digitalen Zwillings der Fraunhofer FFB, bestehend aus dem Produkt-, Anlagen- und Gebäudezwilling. Die nun vorliegende gemeinsame und einheitliche Basis ermöglicht den direkten Austausch von Daten und Informationen zwischen den beteiligten Partnern und den verschiedenen Zwillingen. Aus der erstmaligen Konkretisierung des Begriffs Digitaler Zwilling in der Batteriezellfertigung sollen Unternehmen Maßnahmen zum Aufbau eigener digitaler Abbildungen ableiten können. Die ganzheitliche Betrachtung von der Datenaufnahme über die Traceability bis zum späteren Mehrwert ermöglicht es zudem, die Betriebsbereitschaft des digitalen Gesamtkonzeptes zu überprüfen. Die Erkenntnisse der Forschenden der Fraunhofer FFB dienen der Weiterentwicklung des Portfolios, sind Grundlage für IT-Unternehmen und Dienstleister zur Entwicklung eigener Services und können Anwender, Produzenten und Anlagenbauer im Umfeld der Batteriezellfertigung unterstützen.
Das Konzept der Fraunhofer FFB sieht eine Kombination aus Labor- und Produktionsforschung für unterschiedliche Batteriezellformate – Rundzelle, prismatische Zelle und Pouchzelle – vor. Erforscht werden je nach Bedarf einzelne Prozessschritte oder die gesamte Produktionskette. Gemeinsam mit den Projektpartnern des Batterieforschungszentrums MEET der WWU Münster, des Lehrstuhls PEM der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich schafft die Fraunhofer-Gesellschaft in Münster eine Infrastruktur, mit der kleine, mittlere und Großunternehmen, aber auch Forschungseinrichtungen, die seriennahe Produktion neuer Batterien erproben, umsetzen und optimieren können. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung und das Land Nordrhein-Westfalen fördern den Aufbau der Fraunhofer FFB im Rahmen des Projekts FoFeBat mit insgesamt bis zu 680 Millionen Euro.
Quelle und Bild: www.forschungsfertigung-batteriezelle.fraunhofer.de
Projektpartner: www.ipt.fraunhofer.de
