ENLARGE

 

PEM befähigt flexible, vernetzte und adaptive Batterieproduktion

Der Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen widmet sich im Projekt ENLARGE mit mehreren Partnern aus Industrie und Forschung dem standardisierten Datenaustausch vernetzter Produktionssysteme in der Batteriefertigung. Ziel ist die Ermöglichung zukunftsweisender digitaler Lösungen wie lückenlose Nachverfolgbarkeit, Modularisierung, digitale Zwillinge, „Battery Passports“ und übertragbare KI-Anwendungen.

Verbindung und Erweiterung bestehender Standards

Das Projekt befasst sich mit zwei Hauptproblemen bei der Digitalisierung der Batteriezellproduktion. Zum einen soll eine Landkarte relevanter Parameter und deren Eigenschaften erstellt werden, um Unternehmen und Forschenden bei der Identifizierung entscheidender Merkmale zum Aufbau digitaler Lösungen zu helfen. Zum anderen soll das Problem der Datendurchgängigkeit angegangen werden, insbesondere in Bezug auf inkompatible Datenbeschreibungen sowie Übersetzungs- und Transformationsaufwände. Dazu soll ENLARGE einen "Meta-Standard" schaffen, der existierende Standards wie EPCIS & CBV, ISO/IEC 19987 & ISO/IEC 198988 sowie OPC UA und branchenspezifische „Companion Specifications“ (CS) verbindet und erweitert. Ziel ist es, Unternehmen bei der Integration und Vernetzung ihrer Systeme in bestehende Strukturen zu unterstützen und herstellerübergreifende Wertschöpfung sowie eine datengestützte Kreislaufwirtschaft für Batterien zu ermöglichen.

Validierung anhand von Traceability, „Battery Passport“ und Prozessoptimierung

Das Projekt validiert die Ergebnisse anhand von drei Anwendungsfällen entlang der Batterie-Wertschöpfungskette. Der erste Anwendungsfall betrachtet das Traceability-Konzept für Zellen und Zwischenprodukte ab der Elektrodenproduktion. Daten aus Anlagen und Sensorik werden akquiriert und an digitale Systeme wie „Manufacturing Execution“-Systeme (MES), Datenbanksysteme oder „Industrial Internet of Things“ (IIoT)-Plattformen weitergegeben. Die Aggregation geschieht im Traceability-System selbst, das alle Informationen verstehen und korrekt verarbeiten können muss. Im zweiten Anwendungsfall wird der „Battery Passport“ betrachtet, der sich in der Abstraktion der Produktions-IT auf einer höheren Ebene als MES, IIoT und Traceability-System befindet. Als Herausforderung gilt dabei die Aggregation der für den „Battery Passport“ wichtigen Informationen auf Cloud-Ebene. Ein großer Teil dieser Informationen muss bis dato aufwendig aus unterschiedlichen Datenquellen zusammengesetzt werden. Der Anwendungsfall adressiert deshalb die Beschleunigung der Integration und die Schaffung von Übertragbarkeit durch Abbilden des vorhandenen Expertenwissens. Der dritte Anwendungsfall, „Prozessoptimierung“, betrachtet die Anlagen. Durch die identifizierten Parameter und deren Zusammenhänge werden in der Elektrodenfertigung Prozessdaten genutzt, um einen Nachfolgeprozess durch Vorschläge zur Anpassung der Anlagenparameter zu optimieren. So soll gezeigt werden, dass die Entwicklungen von Optimierungsalgorithmen beschleunigt und die Algorithmen übertragbar gemacht werden.

Kontakt

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Das Projekt

  • „ENLARGE“: Interoperable Produktion als Enabler für eine datengetriebene Batterie-Wertschöpfungskette

Forschungsziele

  • Befähigung einer flexiblen, vernetzten und adaptiven Batterieproduktion
  • Schaffung eines „Meta-Standards“ für einheitliche Schnittstellen zum Datenaustausch

Forschungs- und Projektpartner

PEM der RWTH Aachen
Schuler Pressen GmbH (Projektkoordinator)
FFT Produktionssysteme GmbH & Co. KG
European EPC Competence Center GmbH (EECC)
ELABO GmbH
Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA)
Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA)
wbk Institut für Produktionstechnik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)
Siemens AG (assoziierter Partner)
SAUERESSIG Group (assoziierter Partner)
NanoFocus AG (assoziierter Partner)
SICK AG (assoziierter Partner)
Maschinenbau Kitz GmbH (assoziierter Partner)

Laufzeit

  • 01.05.2023 bis 30.04.2026

Projektträger

Projektträger Jülich (PtJ)

Förderkennzeichen

  • 03XP0539A

Zuwendungsgeber

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)