Fahrzeugbatterien So erhöhen Sie Ihre Produktionskapazitäten

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iTAC Software AG

PSI Software SE | Business Unit Discrete Manufacturing

IGZ Ingenieurgesellschaft für logistische Informationssysteme mbH

In Europa gab es keinen Anbieter, der die komplette Anlagentechnik für die Produktion von Fahrzeugbatterien aus einer Hand lieferte. Das haben Dürr, iTAC und weitere Partner geändert. Sie bieten Herstellern von Lithium-Ionen-Batterien die Produktions- und Digitalisierungstechnik aus einer Hand – über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg. iTAC Software übernimmt dabei mit ihrem MOM-System (Manufacturing Operations Management) den Digitalisierungspart.

Nach Angaben des Kraftfahrt-Bundesamtes wurden im Jahr 2023 rund 524.200 reine Elektroautos neu zugelassen – ein Plus von 11,4 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Mit dem zunehmenden Bedarf steigen auch die Anforderungen an die Batteriefertigung. So müssen die Produktionskapazitäten schnell erweiterbar sein und die Herstellungseffizienz kontinuierlich verbessert werden, um mit der Nachfrage Schritt zu halten und die Produktionskosten zu senken. Dabei gilt es, strenge Qualitätskontrollen und Sicherheitsmaßnahmen zu gewährleisten, damit die Batterien sicher in der Anwendung sind.

Die Unternehmen Dürr, Grob und Manz schlossen 2023 die bisher (laut eigenen Angaben) erste europäische Kooperation im Bereich der Produktionstechnologie für Lithium-Ionen-Batterien – mit dem Ziel, sich als Ausrüster kompletter Batterieproduktionsanlagen zu etablieren. Sie bieten gemeinsam mit weiteren Partnern die gesamte Anlagen- und Digitalisierungstechnik für die Produktion von Fahrzeugbatterien aus europäischer Hand. Der Wertstrom umfasst alle Stationen von der Elektrodenfertigung bis zur Montage des Batteriepacks.

Durchgängige Digitalisierung für die Batteriefertigung

iTAC ist im Zuge dessen der Experte für die Digitalisierung der Prozesse. Das Fertigungsmanagementsystem iTAC.MOM.Suite von iTAC und Dürr kann alle Prozesse end-to-end abbilden. Es ermöglicht sowohl die Abbildung als auch die Steuerung und Planung des gesamten Produktionsprozesses sowie die Traceability.

Die Rückverfolgbarkeit ist dabei einer der wichtigsten Bausteine. „Bei der anspruchsvollen Herstellung von Batteriezellen werden Materialien verwendet, die schwer zu verarbeiten und teilweise sehr gefährlich sind. Um Risiken zu minimieren, Fehler zu vermeiden und Prozesse zu optimieren, sind durchgängige Rückverfolgbarkeit und Qualitätsanalyse unerlässlich. So lassen sich Qualitäts- und Leistungsmerkmale sowie alle Normen und weitere Anforderungen einhalten“, erklärt Martin Heinz, Vorstand von iTAC Software.

Qualität der Elektroden wird im gesamten Prozess analysiert

Neben der Traceability-Funktionalität bietet die iTAC.MOM.Suite Tools wie den iTAC.BI.Service und das Quality-Management. Diese stellen Analyse- und Reporting-Funktionen für alle produktbezogenen Qualitätsdaten bereit. Somit wird die Qualität der Elektroden im gesamten Prozess bewertet und analysiert. „Fehler wie etwa Löcher, die im Produktionsprozess des Beschichtens entstehen können, werden dokumentiert, können rückverfolgt und somit in späteren Prozessschritten aussortiert werden. Transparenz in der Produktion ist sowohl mit Business Intelligence als auch mit real-time Dashboarding möglich. Dabei werden Optimierungspotenziale sichtbar“, sagt Martin Heinz.

Industrie 4.0

Die Ära der Anwendung beginnt

Der Einsatz von Data-Analytics-Tools sorgt dafür, Veränderungen und Anomalien frühzeitig zu erkennen und damit die Basis für das vorausschauende Steuern der Produktionsabläufe (Predictive Quality) in der Batteriefertigung zu schaffen. Neben der Lithium-Ionen-Batteriezelle können auch weitere Zellarten in der iTAC-Lösung abgebildet werden.

Gleichzeitig gilt es, durch eine durchdachte Produktionsplanung eine hohe Effizienz sicherzustellen, um die kontinuierlich steigende Nachfrage erfüllen zu können. In Kombination mit dem in der Suite integrierten Advanced Planning and Scheduling-System (APS) von Dualis ist eine optimierte Planung der Produktion auf Basis tatsächlicher und begrenzter Kapazitäten möglich. Somit entsteht ein ganzheitlicher Planungsansatz, der alle Ressourcen (Maschine, Prozesse, Werkzeuge, Material, Personal) integral berücksichtigt und deren optimalen Einsatz gewährleistet.

„In Kombination mit der Anlagentechnik versetzen wir gemeinsam mit Dürr und den anderen Partnern Fertigungsunternehmen in die Lage, ihre Produktionskapazitäten für Batterien schnell und sicher zu erhöhen“, erklärt Martin Heinz. „Sie müssen nicht aufwändig mehrere Partner suchen, die letztlich Insellösungen anbieten, was auf Kosten der Effizienz in den Prozessen und der Wirtschaftlichkeit gehen kann.“