Projekt „InZePro“ präsentiert erste Ergebnisse für wirtschaftliche Batteriezellenfertigung

Seit mehr als einem Jahr arbeitet das Batterie-Kompetenzcluster „Intelligente Batteriezellproduktion“ (InZePro) mit Hochdruck, um Produktionssysteme ganzheitlich zu optimieren und flexibler hinsichtlich Mengen, Formaten, Materialien und Technologie zu gestalten. Am Donnerstag legte das Konsortium, das vom Karlsruher Institut für Technologie koordiniert wird, erste Ergebnisse vor. Sie zielen darauf ab, am Standort Deutschland künftig in Klein-, Mittel- und Großserie für verschiedenste Anwendungen und Märkte wirtschaftlich herstellen zu können. Dabei geht es um die Steigerung der Produktivität bei gleichzeitiger Senkung der Produktionskosten.

Die Schwerpunkte legten die Forscher im ersten Schritt auf agile Anlagentechnik, die Digitalisierung einzelner Produktionsschritte und des gesamten Produktionssystems sowie auf virtuelle Produktionssysteme und künstliche Intelligenz (KI) in der Produktion. „Als Handreichung zur Digitalisierung in der Batteriezellfertigung wurden Werkzeugkästen zu den Themengebieten Maschinen- und Anlagentechnik, Prozesstechnik, Planung, Steuerung und Logistik sowie Qualitätsmanagement erstellt“, teilte das KIT am Donnerstag mit. Darin würden bereits vorhandene technische Ansätze für die Industrie 4.0 in der Batteriezellfertigung bewertet und weiterentwickelt. Damit solle die systematische Umsetzung von Digitalisierung und Industrie 4.0 beschleunigt werden. Unternehmen eröffne dies die Perspektive, die Wettbewerbsfähigkeit ihrer Batteriezellproduktion schnell und effizient so steigern, so die Karlsruher Forscher.

In den Ergebnissen zeige sich auch, dass sich mit einem digitalen Zwilling verschiedene Zukunftsszenarien und deren Auswirkungen auf ein flexibles Batterieproduktionssystem untersuchen und bewerten lassen. Der digitale Zwilling könne dabei als eine Art betriebsbegleitende Simulation zur Planung und Steuerung verstanden werden. Zudem seien Tracking- und Tracing-Konzepte mit verschiedenen Markierungstechnologien von Elektroden im Zuge des Projekts „InZePro“ erarbeitet worden. Dies erlaube, Batteriebestandteile über die gesamte Prozesskette zurückzuverfolgen. Auch erste Ansätze zur Datenstrukturierung und zum Maschinellen Lernen seien in verschiedenen Projekten entwickelt worden. Damit ließen sich Abläufe und Muster in dem Prozess der Batteriezellfertigung erkennen. Die damit ausgestatteten Anlagen könnten dann eigenständig auf Fehler reagieren.

Das Kompetenzcluster „InZePro“ wird bis 2023 mit rund 44 Millionen Euro vom Bundesforschungsministerium gefördert. Neben vier Instituten des KIT sind vier Institute der TU Braunschweig, drei Institute der RWTH Aachen, zwei Institute der TU München, die Universität Bayreuth, die Hochschule Landshut, die TH Aschaffenburg, das Helmholtz-Institut Ulm, das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg und zehn Institute der Fraunhofer Gesellschaft beteiligt. Zudem wird das Projekt von einem Managementkreis begleitet, der eine enge Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie sicherstellen soll. Er werde die Ergebnisse begutachten.

„Durch die aktive Zusammenarbeit in den Projekten decken wir sämtliche Prozessschritte der Lithium-Ionen-Batteriezellproduktion ab“, erklärte Jürgen Fleischer, Leiter des wbk Instituts für Produktionstechnik am KIT und Vorsitzender des Clusters „InZePro“. „So wollen wir dafür sorgen, dass produzierende Unternehmen, etwa in der Automobilindustrie, ihre Produktivität auch bei schwankender Auftragslage und hoher Produktvarianz steigern, zugleich die Kosten reduzieren und die Produktqualität erhöhen können.“