InQuZell
PEM erarbeitet Qualitätssicherung für Laserverfahren in der Elektrodenkontaktierung
Der Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen erarbeitet im Verbundprojekt „InQuZell“ eine intelligente Qualitätssicherung und -dokumentation für die zellinterne Kontaktierung auf Laser-Basis. Die Kontaktierung der gestapelten Elektroden bei Hardcase- und Pouch-Zellen von Lithium-Ionen-Batterien findet zu einem späten Zeitpunkt statt. Da bereits 80 Prozent der Wertschöpfung vor diesem Prozessschritt erbracht werden, ist Ausschuss mit hohen finanziellen Verlusten verbunden. Im Sinne eines ressourceneffizienten Umgangs mit den eingesetzten Werkstoffen und für eine Reduktion der Ausschusskosten ist ein stabiler und sicherer Kontaktierungsprozess unabdingbar.
Schnelle Laserschweißmethode mit hoher Prozessführung
Die „InQuZell“-Akteure forschen daher an einer Kontaktierungsmethode, die mit einem Laserschweißprozess vonstatten geht, der wiederum durch eine hochflexible Prozessführung und hohe Schweißgeschwindigkeiten einen variantenflexiblen und industriell skalierbaren Kontaktierungsprozess ermöglichen soll. Das Forschungsvorhaben verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz, der in zwei Studen auf das übergeordnete Projektziel einer innovativen, laserbasierten Pilotanlage für Kontaktierungsaufgaben innerhalb der Zellproduktion abzielt.
Konzepte für die Integration in bestehende Produktionsketten
Im ersten Schritt soll das Team eine Methode zur Inline-Überwachung und -Dokumentation zur Messung der Zwischenproduktqualität während und nach der Kontaktierung entwickeln. Diese Methode soll zu einer lückenlosen Fertigungsdokumentation sowie zu einer konstant hohen Qualität des Endprodukts beitragen. Die erfassten Daten sollen sich dazu nutzen lassen, Qualitätsschwankungen in der Produktion frühzeitig zu erkennen, den Ausschuss signifikant zu reduzieren und auf diese Weise wertvolle Ressourcen einzusparen. Als zweite Säule des Projekts erarbeiten die Forschenden Konzepte zur kontinuierlichen Eingliederung der laserbasierten internen Kontaktierung in die bestehende Produktionskette, um damit einen Beitrag zu einer hochflexiblen Batteriezellfertigung zu leisten.
Übertragung auf andere Laserproduktionsprozesse
Die Flexibilität und die Geschwindigkeit des Laserstrahlschweißprozesses sollen am Ende eine agile Batteriezellproduktion ermöglichen, die künftige Klein-, Mittel- und Großserien bedienen kann. Der ganzheitliche Forschungsansatz und die Anlagenflexibilität eröffnen das Potenzial für den Einsatz in der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfabrik Batteriezelle FFB und eine Übertragung in die künftige Batterieproduktion in Deutschland. Die erarbeitete Methode zur Qualitätssicherung und -dokumentation soll einen Grundstein für ein ganzheitliches, intelligentes Produktionssystem legen und sich auf andere Laserfertigungsprozesse in der Batterieproduktion übertragen lassen. Das Vorhaben ist ein Begleitprojekt des vom Bund geförderten Kompetenzclusters „Intelligente Batteriezellproduktion“ (InZePro).
Das Projekt
- „InQuZell“: Intelligente Qualitätssicherung und -dokumentation für die laserbasierte zellinterne Kontaktierung
Forschungsziele
- Entwicklung einer Methode zur Inline-Überwachung und -Dokumentation für die Messung der Zwischenproduktqualität während und nach dem Prozess der Elektrodenkontaktierung
- Erarbeitung von Konzepten zur kontinuierlichen Eingliederung der laserbasierten internen Kontaktierung in die bestehende Produktionskette
Forschungs- und Projektpartner
Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) (TU München) (Projektkoordinator)
PEM der RWTH Aachen
wbk Institut für Produktionstechnik (Karlsruher Institut für Technologie)
Laufzeit
- 01.01.2021 bis 31.12.2023
Projektträger
Förderkennzeichen
- 03XP0342B
Zuwendungsgeber