Forschungsfabrik Fraunhofer FFB nutzt Siemens Xcelerator Plattform für seine Batterieforschung

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Die Fraunhofer-Gesellschaft nimmt in Münster eine Forschungsfabrik für Batteriezellen mit einer Kapazität von bis zu 200 Megawattstunden in Betrieb. Dort erfolgt die Erprobung, Umsetzung und Optimierung seriennaher Produktion unter realen Bedingungen für Batteriezellen, unter anderem für die Automobilindustrie. Siemens ist Partner im Ökosystem für die Produktion und die Gebäudetechnik.

Die Inbetriebnahme der Forschungsfertigung „FFB PreFab“ der Fraunhofer-Gesellschaft in Münster bedeutet einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg, die industrielle Fertigung von Batteriezellen für die Elektromobilität auch am Standort Deutschland wettbewerbsfähig zu machen. Laut einer Studie des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung ISI wird sich die Batterieproduktionskapazität allein in Europa bis zum Jahr 2025 vervierfachen – ausgehend von 124 Gigawattstunden im Jahr 2022 auf über 500 Gigawattstunden. Bis 2030 wird sogar eine Verzehnfachung auf bis zu 1,5 Terawattstunden erwartet.

Vor diesem Hintergrund entsteht in der westfälischen Stadt Münster derzeit das größte deutsche und europaweit einzigartige Kompetenzzentrum für die Entwicklung und Erprobung der Produktion von unterschiedlichen Batteriezellen, unter anderem für elektrisch angetriebene Straßenfahrzeuge. Nun wurde ein großer Meilenstein am 30. April 2024 in Münster erreicht: die Inbetriebnahme innovativer europäischer Maschinentechnologie in der sogenannten „FFB PreFab“. Dies ist ein wichtiger Schritt hin zum Aufbau der „FFB Fab“, die eine industrienahe Produktionsforschung mit Anlagentechnik im großindustriellen Maßstab in Münster ermöglichen wird. Als offene Batteriezellfabrik zu Forschungs- und Entwicklungszwecken leistet die Fraunhofer FFB damit einen zentralen Beitrag, um die Fertigung von Batteriezellen „Made in Germany“ oder „Made in Europe“ voranzutreiben und im starken internationalen Wettbewerb im Spitzenfeld zu etablieren.

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Damit die Produktion in Deutschland zukünftig neue Batterietechnologien effizienter, kostengünstiger und in höchster Qualität bereitstellen kann, fördern das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und das Land Nordrhein-Westfalen den Aufbau einer Forschungseinrichtung für die Batteriefertigung im Rahmen des Projekts „FoFeBat“ mit bis zu insgesamt 680 Millionen Euro. Die Forschungsfertigung stellt eine Infrastruktur zur Verfügung, mit der kleine und mittlere Unternehmen, aber auch Großunternehmen und Forschungseinrichtungen die seriennahe Produktion neuer Batterien erproben, umsetzen und optimieren können. Die Fraunhofer-Gesellschaft setzt dieses Zukunftsprojekt mit mehreren Partnerfirmen nun schrittweise um.

Sensoren liefern Infrastrukturdaten in Echtzeit

Einer dieser Partner ist Siemens. Das Unternehmen unterstützt die die Fraunhofer FFB, basierend auf der offenen Siemens Xcelerator Plattform, mit Software- und Hardware-Lösungen. Hierbei tragen die beiden Geschäftsbereiche Digital Industries und Smart Infrastructure mit ihren interoperablen Systemen zur Digitalisierung, Automatisierung, Steuerung und Überwachung von Maschinen, Prozessen und Gebäuden bei. Die realen Produktions- und Umgebungsbedingungen werden durch die Anbindung der OT (Operational Technology) an die IT (Information Technology) entlang der gesamten Wertschöpfungskette digital abgebildet. Sensoren im Gebäude und in der gesamten Produktionsumgebung liefern dazu alle relevanten Infrastrukturdaten in Echtzeit.

Digitaler Zwilling spiegelt die gesamte Fabrik wider

Mit dem Einsatz des Manufacturing Execution Systems (MES) und der IIoT-Plattform (Industrial Internet of Things) ist die Fraunhofer FFB in der Lage, Produktionsprozesse zu planen, zu steuern, zu optimieren und flexibel zu skalieren. Die Gebäudemanagement-Plattform Desigo CC regelt datenbasiert und bedarfsorientiert die optimale Produktionsumgebung, auch im Reinraum und Trocknungsbetrieb. Die gesammelten Daten sind für die Fraunhofer FFB von zentraler Bedeutung, um mithilfe eines digitalen Zwillings von der Fabrik dem Auftrag der Forschungsfertigung Batteriezelle nachzukommen. Der digitale Zwilling spiegelt die gesamte Fabrik – von der technischen Gebäudeausrüstung bis zur Produktion mit allen Abläufen – wider. So wird für verschiedene Industriepartner eine Produktion unter seriennahen und sensiblen Bedingungen gewährleistet.

„Automatisierung und Digitalisierung sind der Schlüssel, um bei der industriellen Produktion am Standort Deutschland auch in Zukunft wettbewerbsfähig zu sein. Die Fraunhofer-Gesellschaft übernimmt mit ihrem Neubau einer Forschungsfabrik für Batteriezellen in Münster künftig eine wichtige Vorreiterrolle für die deutsche Zulieferindustrie der Elektromobilität. Siemens bringt hier sein branchenspezifisches Know-how bei der Automatisierung und Digitalisierung mit ein“, so Thorsten Selle, Leiter der Siemens-Niederlassung Münster.

„Gemeinsam mit der Fraunhofer-Gesellschaft wollen wir die Batterieindustrie in Deutschland auf das nächste Level heben. Bei der Gebäudeautomation und der Ausrüstung der Produktion liefern wir innovative und nachhaltige Lösungen. Mit unserem Know-how und jahrzehntelanger Erfahrung sehen wir uns als integralen Teil des Ökosystems lokaler Wertschöpfung in der Elektromobilität.“, so Markus Birkhan, Head of Vertical Battery bei Siemens.