Fraunhofer IPA arbeitet an intelligenter Fertigung von Batteriezellen

Das Zentrum für Digitalisierte Batteriezellenproduktion des Fraunhofer IPA baut zusammen mit Partnern im Rahmen des vom Bund geförderten Projekts ViPro ein virtuelles Produktionssystem für die Batteriezellenfertigung auf. Damit sollen Optimierungsansätze vor der Umsetzung in den realen Prozessen und Anlagen erprobt werden können.

Das Projekt „Virtuelle Produktionssysteme in der Batteriezellfertigung zur prozessübergreifenden Produktionssteuerung“ (ViPro) nimmt die Voraussetzungen einer hochautomatisierten Batterie-Fertigung in den Fokus. Es soll das Konzept einer prozessübergreifenden Produktionssteuerung entwickelt, auf virtueller Ebene getestet und prototypisch implementiert werden, schreibt das IPA in einer Mitteilung.

Dafür entwickeln die an dem Projekt beteiligten Experten zunächst für jeden Arbeitsschritt (Elektrodenbeschichtung, Zellassemblierung, Elektrolytbefüllung sowie die Formierung) ein Simulationsmodell, das die Vorgänge genau nachbildet. Anschließend führen sie die verschiedenen Einzelmodelle auf der übergeordneten digitalen Plattform, dem ViPro-System, zusammen, sodass sie über ein virtuelles Bild der gesamten Fertigung verfügen.

Das virtuelle Produktionssystem habe mehrere Vorteile: Es diene vor allem der Steuerung und Optimierung der gesamten Fertigung. Als digitaler Zwilling der physischen Maschinen werden zudem Daten in Echtzeit gesammelt. „Registrieren die Fühler eine Abweichung von der Norm, muss das Bauteil nicht unbedingt ausgemustert werden.“ Der Fehler lasse sich möglicherweise in den nächsten Arbeitsschritten mit veränderten Einstellungen ausgleichen, heißt es weiter. Das allerdings gelinge nur mit Künstlicher Intelligenz. „Eher tausend als hundert“ Parameter gelte es zu berücksichtigen, sagt Projektleiter Julian Grimm vom Fraunhofer IPA.

Das Projekt werde zwar für Batteriezellen entwickelt, doch könne es auch anderen Branchen dienen. Beteiligt sind unter der Federführung des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA das Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) der Technischen Universität Braunschweig, das wbk Institut für Produktionstechnik (Karlsruher Institut für Technologie) sowie das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff- Forschung Baden-Württemberg (ZSW).

Die Laufzeit für ViPro ist von Oktober 2020 bis Ende September 2030 angesetzt. Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Dachkonzepts „Forschungsfabrik Batterie“ im Batterie-Cluster InZePro. Die Fördersumme beläuft sich auf 2,2 Millionen Euro.
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