Forschung an datenbasierter E-Fahrzeug-Produktion

Die RWTH Aachen und die Helmut-Schmidt-Universität (HSU) Hamburg arbeiten daran, die Modellierung von Produktionsprozessen im Elektromobil-Sektor datenbasiert zu automatisieren. Dazu engagieren sich beide Einrichtungen im öffentlich geförderten Forschungsprojekt „NEED“.

Vonseiten der RWTH ist der Lehrstuhl Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) an dem Vorhaben beteiligt. Zusammen mit der Hamburger HSU wollen die Aachener noch bis März 2025 ergründen, wie sich herkömmliche, ingenieurwissenschaftliche Modellierungsansätze durch datenbasierte Analyseverfahren ersetzen lassen und wie die erlangten Kompetenzen sowohl im wissenschaftlichen als auch im industriellen Umfeld verbreitet und nachhaltig verankert werden können.

Hintergrund ist die Herausforderung, Elektromotoren, Batterien und Brennstoffzellen für Elektrofahrzeuge zeitnah wirtschaftlich und nachhaltig produzieren zu können. „Die Herstellung dieser drei Kernkomponenten ist noch von Wechselwirkungen geprägt, die sowohl innerhalb einzelner Prozessschritte als auch über mehrere Prozessschritte hinweg auftreten“, sagt PEM-Leiter Professor Achim Kampker. „Sie nehmen einen wesentlichen Einfluss auf die Ausschussrate während der Produktion, auf die spätere Produktqualität und damit auch auf die Lebensdauer der Elektrofahrzeuge.“ Um die Ausschussrate zu senken und die Qualität der Fahrzeuge zu erhöhen, sei es notwendig, auftretende Defekte möglichst früh zu erkennen und entsprechende Fehler künftig zu vermeiden.

Bislang erfolge die Modellierung von Produktionsprozessen sowie der damit einhergehenden Wechselwirkungen hauptsächlich mittels konventioneller Methoden – etwa Simulationen oder statistische Analysen, vergegenwärtigen die Projektinitiatoren. Aufgrund der hohen Komplexität und der enormen Datenmengen stoßen herkömmliche Modellierungsverfahren jedoch an ihre Grenzen, was Methoden der künstlichen Intelligenz notwendig macht, so das Credo.

Die dafür benötigten Kompetenzen sollen im Zuge des NEED-Projekts aus einem Wissensaustausch der Helmut-Schmidt-Universität und des Lehrstuhls PEM der RWTH erwachsen: Während die Aachener die HSU mit Know-how zur Elektromobilkomponenten-Produktion versorgen, bringt die Universität aus Hamburg ihre Expertise zur künstlichen Intelligenz und zum „Machine Learning“ an den Lehrstuhl PEM.

Das Vorhaben solle im Idealfall einen Paradigmenwechsel herbeiführen – weg von klassischen Versuchen hin zur stärkeren Nutzung vorhandener oder einfach zugänglicher Daten, heißt es. „Die damit einhergehende Automatisierung in der Modellerstellung ermöglicht kürzere Entwicklungszeiten und schnellere Serienanlaufphasen“, erklärt Kampker.
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