Optimierte Zellfinalisierung durch innovative Anlagentechnik und parametergestützte Auswertung der Prozess- und Qualitätsparameter im virtuellen Produktionssystem

Die Zellfinalisierung der Batteriezellproduktion ist bisher durch Limitation des erzielbaren Durchsatzes und unzureichend bekannte Beeinflussung der Zellqualitätsparameter gekennzeichnet. Dies spiegelt sich unter anderem in hohen Fertigungskosten wider. Die großen Energie- und Ressourcenbedarfe einiger Teilschritte (u.a. Befüllen, Formieren, Testlagern und EOL-Test) motivieren dazu, Prozesszeiten zu minimieren. Der Materialbedarf stellt einen signifikanten Kostentreiber dar, in der Folge wird ein gezieltes Reduzieren des Ausschusses durch die Optimierung der Prozesse angetrieben. Es besteht somit ein großes Potential, die Attraktivität für eine kompetitive Batterieproduktion in Deutschland zu stärken, indem die Zellfinalisierung ganzheitlich beeinflusst wird.

Im Projekt „OptiPro“ werden in Arbeitspaket 1 die Einflussparameter auf den Zellfinalisierungsprozess untersucht, die bestehende Messtechnik bewertet und neue Methoden identifiziert. Darauf aufbauend werden in Arbeitspaket 2 die neuen Messmethoden aufgebaut und in die Anlagentechnik integriert. Arbeitspaket 3 behandelt die Schnittstelle zwischen den realen und virtuellen Systemen. Hier werden Algorithmen entwickelt, welche die Messdaten automatisiert auswerten und dem virtuellen Produktionssystem zur Verfügung stellen können. Das virtuelle Produktionssystem wird in Arbeitspaket 4 entwickelt und implementiert. Die abschließende Validierung der Modellbildung und Untersuchung der Wirtschaftlichkeit erfolgt in Arbeitspaket 5.

Das Ziel des Projekts „OptiPro“ ist, eine optimierte Zellfinalisierung durch innovative Anlagentechnik und parametergestützte Auswertung der Prozess- und Qualitätsparameter im virtuellen Produktionssystem (OptiPro) zu realisieren. Hierfür soll die gesamte Prozesskette der Zellfinalisierung auf dem aktuellen Stand der Technik digitalisiert werden. Dies bedeutet, dass innovative Messtechnik verwendet wird, um eine parametergestützte Auswertung der Prozess- und Qualitätsparameter des jeweiligen Prozessschritts zu ermöglichen. Die Abbildung der Daten soll in einem virtuellen Produktionssystem erfolgen und mittels künstlicher Intelligenz (KI) analysiert und ausgewertet werden. Alle verwendeten Anlagentechniken innerhalb der Zellfinalisierung sollen zwischen dem realen und dem virtuellen Produktionssystem so kommunizieren, dass ein dauerhafter Feedback-Loop entsteht.