Projekt Insight: KI verbessert Batteriezell-Testfertigung bei BMW
Im gemeinsamen Forschungsprojekt „Insight“ arbeiten beide Seiten seit 2024 an praxistauglichen KI-Modelle zur Optimierung der Batteriezellfertigung bei der BMW Group. Die Verbesserungen sollen entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Batteriezellen wirksam werden: von der Elektrodenfertigung über End-of-Line-Tests bis hin zum in-house entwickelten Direktrecycling.
Zum Hintergrund: Im eigenen Münchner Battery Cell Competence Center (BCCC) entwickelt die BMW Group Batteriezellen für zukünftige Batterie-Generationen. Dabei werden zahlreiche Testreihen durchgeführt, die – und das liegt in der Natur der Sache – mit Material- und Zeitaufwand einhergehen. Gleichzeitig werden durch diese Tests die Produktionsanlagen und Labore belegt.
Hier setzt das Forschungsprojekt Insight an: „Ein Netzwerk aus Künstlicher Intelligenz nutzt bisherige Versuchsdaten sowie Echtzeitdaten aus der laufenden Produktion, um Prozessparameter und Leistungsdaten der Batteriezelle präzise vorherzusagen“, teilt BMW mit. Dadurch könnten Dauer und Anzahl der Testreihen „bei gleichbleibender oder sogar verbesserter Qualität deutlich reduziert werden“. In einzelnen Prozessschritten senken die neu entwickelten KI-Systeme den Material- und Zeitaufwand um mehr als 50 Prozent, heißt es.
Die Vorhersagemodelle des Forschungsprojekts dienen unterdessen nicht nur zur Reduzierung der Testreihen, sondern dem Unternehmen zufolge auch zur abschließenden Freigabe von Batteriezellen: „Nach der ersten Aufladung am Ende der Produktion müssen die Zellen über einen bestimmten Zeitraum unter genau definierten Temperaturen gelagert werden, bevor sie in ein Batteriegehäuse verbaut werden dürfen. Diese Phase wird auch als ,Quarantäne‘ bezeichnet und benötigt entsprechende Lagerkapazitäten. Die KI-Systeme des Forschungsprojekts sind jedoch in der Lage, die Batteriezellen bereits zuvor vollständig zu analysieren, sodass dieser Prozessschritt zukünftig eingespart werden könnte“, erläutern die Verantwortlichen.
Um diese Fortschritte zu erreichen, sammeln und strukturieren Doktoranden und Studierende der Universität Zagreb seit dem Projektstart im Jahr 2024 vorhandene Produktionsdaten. Anhand dieser werden KI-Modelle erstellt, die bestimmte Muster in den Daten erkennen und so Vorhersagen treffen können, die die Produktion hinsichtlich Leistung, Qualität und Kosten weiter optimieren sollen.
„Wir arbeiten daran, die neu entwickelten KI-Modelle aus der Prototypenumgebung auf einen größeren Maßstab zu skalieren,“ betont Christian Siedelhofer, Leiter Technologieentwicklung Lithium-Ionen-Batteriezellen bei der BMW Group. Denkbar wäre etwa eine Befähigung von Zellherstellern. „Auch in unserem Produktionsnetzwerk prüfen wir, inwieweit sich die Modelle für weitere Anwendungsfälle eignen“, so Siedelhofer.
Die Universität Zagreb bringt in das Projekt ihre Erfahrungen in den Bereichen Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik ein. Vom kontinuierlichen Wissensaustausch profitieren beide Partner: „Die Universität Zagreb bietet der BMW Group Zugang zu neuesten Forschungsergebnissen, während die Doktoranden und Studierenden von der Möglichkeit profitieren, ihr theoretisches Wissen in der Praxis anzuwenden“, heißt es.
Als weiterer Aspekt der Kooperation wird zudem die Förderung von Nachwuchstalenten genannt. „Durch das gemeinsame Projekt begeistern wir Doktoranden und Studierende für die Themenfelder KI und Batteriezelle sowie für die spannenden Tätigkeiten in unseren Batteriezell-Kompetenzzentren“, sagt Stefan Kerscher, Leiter Technologieentwicklung Batteriezelle bei der BMW Group. „Wir freuen uns, wenn sich junge Talente für einen Berufseinstieg in unserem Unternehmen entscheiden.“
BMW gehört zu den Autobauern, die in den vergangenen Jahren bereits viel eigenes Batteriezell-Knowhow aufgebaut haben: Bereits 2019 eröffnete BMW das eingangs genannte Battery Cell Competence Center (BCCC). In dem Zentrum werden neue Batteriezellen entwickelt, im Prototypen-Maßstab gefertigt und getestet. 2022 kam dann das Kompetenzzentrum für Batteriezellfertigung (Cell Manufacturing Competence Centre, CMCC) in Parsdorf bei München hinzu. Beide Kompetenzzentren arbeiten eng zusammen: Die beste Batteriezelle aus dem BCCC wird im CMCC in Richtung Serienprozess skaliert.
Und: Neben der Herstellung von Musterzellen arbeitet BMW auch an der Wiederverwendung von Materialien. Im Zuge dessen hat das Unternehmen zusammen mit der Encory GmbH im niederbayerischen Salching ein Cell Recycling Competence Center (CRCC) in Betrieb genommen, in dem der noch neue Ansatz des Direktrecyclings umgesetzt wird. Das geistige Eigentum für die Recyclingmethode liegt bei der BMW Group.
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