Qualität und Effizienz in Batterieherstellung

Siemens und Maschinenbauer Hirano Tecseed arbeiten gemeinsam an zukunftsfähiger Batterieproduktion. Standardisierung und Digitalisierung für Beschichtungsprozesse im Fokus.    

(red/czaak) Der Batteriemarkt wächst rasant – angetrieben vom globalen Wandel hin zu erneuerbaren Energien und der zunehmenden Bedeutung von Elektrofahrzeugen und Netzspeicherung. Maschinenbauer wie Hirano stehen vor der Herausforderung, die Produktionskapazitäten zu erhöhen und gleichzeitig Kosten zu senken, ohne Kompromisse bei Qualität und Sicherheit einzubüßen.

Hochpräzises digitales Modell für die Performance-Tests
Ein zentraler Schritt in der Fertigung ist das Beschichten von Folienstreifen mit mehreren aktiven Schichten zur Bildung der Batterieelektroden. Bereits kleinste Fehler in diesem sensiblen Prozess können Leistung und Lebensdauer der Batterien erheblich beeinträchtigen. Daher ist eine genaue Überwachung und Steuerung der Geschwindigkeit und Spannung während des Beschichtungsprozesses unerlässlich.

Ein wichtiges Element der Zusammenarbeit war die Entwicklung eines digitalen Zwillings für Batteriefertigungsanlagen. Mittels einer eigenen Siemens Simulationssoftware (Anm. Simcenter™) konnte Hirano nun erfolgreich einen digitalen Zwilling einer Batteriebeschichtungsmaschine simulieren und testen. Grundlage dafür sind Echtzeitdaten aus einer Simatic-Steuerung sowie Sinamics-Antrieben, die die Pilotanlage automatisieren. Im Ergebnis ermöglicht nun ein hochpräzises digitales Modell die Performance-Tests.

Reduzierter Materialverbrauch und frühzeitige Fehlererkennung
 In der Vergangenheit steuerte Hirano Maschinen auf Basis von Erfahrungswerten. Ein Vorgehen, das aufgrund fehlerhafter Einstellungen zu mangelhaften Produkten führen konnte. Mit der neuen Digital-Twin-Technologie von Siemens kann Hirano nun Maschinen in einer virtuellen Umgebung konfigurieren und testen, bevor physische Prototypen eingesetzt werden. Das reduziert den Materialverbrauch und zudem können potenzielle Produktfehler frühzeitig erkannt werden.

„Entwicklungsteams können Maschineneinstellungen in der virtuellen Umgebung bis zu fünfmal schneller bewerten und optimieren als im realen Betrieb“, so Siemens in einer Aussendung. Zudem können bis zu 80 Prozent der Simulation und des digitalen Zwillings mit vorkonfigurierten Standardfunktionsbausteinen erstellt werden – was Implementierungs- und Inbetriebnahmezeiten verkürzt und die Entwicklungskosten senkt.

Neues Niveau an Effizienz und Qualität in Batterieproduktion
„Die Integration von Simulationssystemen für Mechatronik und Automatisierung in eine einheitliche Modellierungsumgebung hat Hirano maßgeblich dabei unterstützt, mögliche Produktfehler frühzeitig zu erkennen und die Prozessoptimierung unserer Maschinen in einer virtuellen Umgebung voranzutreiben“, so Katsuhiro Omori, Director und Executive Officer für R&D bei Hirano Tecseed. 

„Durch den Einsatz unserer modernen Simulations- und Automatisierungstechnologien ermöglicht Siemens Hirano, ein neues Niveau an Effizienz und Qualität in der Batterieproduktion zu erreichen“, ergänzt Michael Thomas, Senior Vice President Factory Automation und Head of Production Machines bei Siemens.