PEM zeigt virtuelles Modell zur Optimierung der Batteriezellfertigung

Der Lehrstuhl PEM beschäftigt sich schon seit mehreren Jahren mit der Digitalisierung von Produktionsprozessen. Die nun präsentierte Lösung mit Fokus auf die Zellfertigung wurde im Juli auf einer Konferenz im US-Bundesstaat New York präsentiert und nach Angaben der RWTH Aachen im Anschluss nun im wissenschaftlichen Fachjournal „Robotics and Computer-Integrated Manufacturing“ als frei zugängliches Paper veröffentlicht. Der Titel: „Modeling Flexible Configuration of Cell Finishing for Future Battery Production Research“.

Die von den Aachener Wissenschaftlern vorgestellte Modellierung ist dabei speziell auf die Zellfinalisierung als einem besonders energieintensiven Prozess der Akkuproduktion ausgerichtet und liefert auf Basis realer Industriedaten acht Anlagen-Konfigurationen, die in großskalierte Zellproduktionen implementierbar sind. PEM-Leiter Professor Achim Kampker betont, dass sich in der Branche bislang kein systematischer Ansatz für eine entsprechende Konfigurationsgestaltung etabliert hat: „Die zahlreichen Wechselbeziehungen im Produkt- und Produktionssystem werden ebenso wie die kontinuierlichen Entwicklungsdynamiken bei der aktuellen Planung der Zellfinalisierung kaum berücksichtigt“, vergegenwärtigt Kampker.

Die vom Lehrstuhl PEM verantwortete Veröffentlichung verweist nun auf vielfältige Möglichkeiten zur Konfiguration von Anlagen, wobei die nachhaltigeren Lösungen dem Paper zufolge die Produktionskosten reduzieren und dadurch auch die Wettbewerbsfähigkeit fördern können. Hauptaufgabe der Forschenden war im Vorfeld, aus analysierten Rohdaten eine strukturierte Datenbank mit Produkten, Prozessen, Parametern, Anlagen und deren Wechselbeziehungen aufzubauen. Das nun veröffentlichte Paper basiert dabei auf Ergebnissen des 2021 initiierten Projekts FoFeBat2.

In diesem Projekt befasste sich die Aachener Einrichtung unter anderem mit der Digitalisierung von Produktionsprozessen, um zum Aufbau der Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle FFB in Münster beizutragen. So erklärt sich auch, dass die RWTH Aachen im Zuge des nun veröffentlichten Papers verkündet, dass die neue Modellierung vor allem einer dynamischen Konfiguration der Zellproduktion in der Forschungsfertigung Batteriezelle FFB dienen soll.

„Derzeit ist die Zellfinalisierung immer noch von enormen Herausforderungen geprägt, die sich in zellspezifischer Anlagentechnik, langen Prozesszeiten und einem äußerst hohen Energiebedarf widerspiegeln“, resümiert Autorin und PEM-Expertin Sicong Deng. Die virtuelle Modellierung ermögliche der industriellen Zellfinalisierung eine flexible und effiziente Produktionsentwicklung und ‑optimierung sowie die Integration von Technologie-Innovationen.

pem.rwth-aachen.de, sciencedirect.com