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Optimierte Zellfinalisierung durch innovative Anlagentechnik und parametergestützter Auswertung der Prozess- und Qualitätsparameter im virtuellen Produktionssystem

Motivation

Die Zellfinalisierung der Batteriezellproduktion wird bisher durch Limitation des erzielbaren Durchsatzes und unzureichend bekannter Beeinflussung der Zellqualitätsparameter gekennzeichnet. Dies spiegelt sich unter anderem in hohen Fertigungskosten wider. Die großen Energie- und Ressourcenbedarfe einiger Teilschritte (u.a. Befüllen, Formieren, Testlagern und EOL-Test) motivieren dazu Prozesszeiten zu minimieren. Der Materialbedarf stellt einen signifikanten Kostentreiber dar, in der Folge wird ein gezieltes Reduzieren des Ausschusses durch die Optimierung der Prozesse angetrieben. Es besteht somit ein großes Potenzial die Attraktivität für eine kompetitive Batterieproduktion in Deutschland zu stärken, indem die Zellfinalisierung ganzheitlich beeinflusst wird.

Forschungsziele

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Digitalisierung der gesamten Prozesskette der Zellfinalisierung nach aktuellem Stand der Technik. Durch den Einsatz innovativer Messtechnik soll eine parametergestützte Auswertung der Prozess- und Qualitätsparameter des jeweiligen Prozessschritts ermöglicht werden. Die Abbildung der Daten soll in einem virtuellen Produktionssystem erfolgen und mittels künstlicher Intelligenz (KI) analysiert und ausgewertet werden. Alle verwendeten Anlagentechniken innerhalb der Zellfinalisierung sollen zwischen dem realen und dem virtuellem Produktionssystem so kommunizieren, dass ein dauerhafter Feedback-Loop entsteht.

Das anvisierte Ziel von kürzeren Prozesszeiten induziert grundsätzlich eine Steigerung der Effizienz und eine Reduktion der Produktionskosten. Die Prozessdaten können dann sowohl in den realen Anlagen wie auch in dem virtuellen Produktionssystem durch die Analysemethoden integriert werden. Die kontinuierliche Verbesserung der Diagnose- und Analysemethoden durch die Rückkopplung zwischen dem realen und virtuellen System kann langfristig direkte anwendungsspezifische Prozessanforderungen ableiten und dadurch die geeigneten Fertigungsschritte und deren -tiefe vorgeben.

Forschungs- und Projektpartner

  • FTM - Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik der TU München
  • iwb - Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften der TU München
  • IMA - Lehrstuhl für Informationsmanagement im Maschinenbau der RWTH Aachen
  • ISEA - Institut für Stromrichtertechnik und elektrische Antriebe der RWTH Aachen
  • PEM - Production Engineering of E-Mobility Components der RWTH Aachen (Projektkoordinator)

Laufzeit

01.03.2021 – 28.02.2024

Zuwendungsgeber

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Förderkennzeichen

03XP0364A

Projektträger

Projektträger Jülich (PtJ)

Kontakt

Telefon

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+49 171 9587151

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