Von KI bis Mini-Environments Wie smarte Automatisierung die Batterieproduktion effizienter macht

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Der globale Batteriemarkt wächst bis 2030 jährlich um rund 40 Prozent. Um mit Asien mitzuhalten, müssen europäische Hersteller in neue Technologien investieren. Praxisbeispiele zeigen: Automatisierung und Digitalisierung sind entscheidend, um Kosten und CO₂ in der Batterieproduktion zu senken und zugleich Qualität auf Weltmarktniveau zu sichern.

„E-Pkw sind die wichtigste Antriebstechnologie, um CO₂-Emissionen zu senken, und Batterien sind der Schlüssel dafür“, sagt Prof. Dr. Martin Wietschel vom Fraunhofer ISI in Karlsruhe. Das Institut prognostiziert, dass bis 2030 rund 40 Prozent aller Neuwagen weltweit Elektroautos sein werden, bis 2035 mehr als die Hälfte. Der Batteriemarkt wächst rasant: von 20 Mrd. Euro im Jahr 2020 auf 550 Mrd. Euro bis 2030.

Europa ist schlecht auf die nächste Zellgeneration vorbereitet

Eine Studie der Universitäten Münster und Cambridge sowie der Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) zeigt jedoch: Während China, Japan und Südkorea systematisch in Zukunftstechnologien investieren, setzen Europa und die USA noch stark auf bestehende Lithium-Ionen-Batterien. Das gefährdet ihre Wettbewerbsfähigkeit angesichts knapper Rohstoffe. „Europa und die USA müssen Investitionen in neue Batteriewertschöpfungsketten hochfahren und den Austausch mit Asien intensivieren“, rät Wirtschaftschemiker Prof. Dr. Stephan von Delft.

Asien vorn – Europa muss modernisieren

Viele Batterieproduzenten sind laut Capgemini schlecht auf die nächste Zellgeneration vorbereitet, ihre Anlagen veraltet. Um aufzuholen, braucht es Modernisierung und Kooperation. „Die Industrie muss Differenzierungsmerkmale entwickeln und digitale Technologien entlang der Wertschöpfungskette nutzen“, sagt Michael Müller von Capgemini Engineering. Effizienzsteigerung durch Datenanalysen, Automatisierung und Recycling wird zum Schlüsselfaktor.

Viele Branchen-Kenner glauben, dass viel mehr Kooperation notwendig ist, um im Wettbewerb mit Asien bestehen und vor allem bei Modul- und Batteriepack-Montage eine führende Rolle einnehmen zu können: „Der Wettbewerb sollte nicht zwischen deutschen Maschinenbauern stattfinden, sondern mit asiatischen Wettbewerbern, die nach Europa drängen“, betont Prof. Dr. Heiner Heimes von der RWTH Aachen. Aktuell dominiert Asien die Batterieproduktion: Rund 90 Prozent der Marktanteile bei Maschinen und Equipment liegen laut Porsche Consulting dort. Neben Zellherstellern bauen dabei auch zugehörige asiatische Anlagenbauer zunehmend Fabriken in Europa und drängen auf den Markt.

Nachhaltigkeit als Wettbewerbsvorteil

Die Batterieproduktion verursacht bis zu 83 Prozent der CO₂-Emissionen eines E-Autos. Wer klimafreundliche Zellen fertigt, verschafft sich Vorteile, auch für den Export. Projekte wie „BatterI4.0“ und „InForm“ der RWTH Aachen zeigen, wie KI-gestützte Prozesse Ausschuss reduzieren und Produktionszeiten halbieren können. Damit entstehen leistungsfähigere und langlebigere Batterien.

Laut einer Studie von Fraunhofer FFB und Accenture lassen sich durch digitale Lösungen bis zu 27 Mio. Euro jährlich in einer Lithium-Ionen-Zellfabrik mit einer Jahreskapazität von 40 Gigawattstunden einsparen. Neben den Kostenvorteilen könnten außerdem die CO₂-Emissionen um 10 Prozent und die Ausfallzeiten um 7 Prozent reduziert werden.

Mini-Environments und agile Fertigung

Ein weiterer Hebel sind Mini-Environments: Statt ganze Hallen klimatisch zu kontrollieren, werden nur Maschinen eingehaust. Das senkt den Energieverbrauch erheblich. Eine Studie des Fraunhofer ISI sieht die breite Markteinführung ab 2028.

Im Projekt AgiloBat am KIT erproben Forschende bereits eine flexible Zellfertigung mit Robotern in Mini-Environments. Unterschiedliche Zellgeometrien lassen sich im Trockenraum ohne Umrüstung herstellen, während Energie- und Materialeinsatz deutlich sinken. Im Rahmen von AgiloBat sind vier KR Cybertech nano, ein KR 4 Agilus sowie, für das Zellstacking, zwei KR SCARA von Kuka im Einsatz. Die Anwendung im Trockenraum bringt für die Roboter besondere Herausforderungen mit sich. So kann die niedrige Luftfeuchtigkeit zu höherem Verschleiß führen, vor allem bei Materialien, die Weichmacher enthalten, wie Dichtungen oder Kabelverbindungen.

Praxisbeispiel MAN Truck & Bus

Seit April 2025 produziert MAN in Nürnberg Batteriepacks auf einer modularen Anlage von Kuka Systems. Das Setup arbeitet ohne klassisches Band, die Stationen sind entkoppelt und flexibel. So können bis zu 100.000 Packs jährlich gefertigt werden. „Flexibilität und Modularität sind entscheidend, um Fehlinvestitionen zu vermeiden“, sagt KUKA-Manager Thomas Schmidberger. Auch in der Logistik bringt Automatisierung Vorteile: Autonome mobile Roboter (AMRs) übernehmen Materialflüsse, während KI-Systeme Routen optimieren und Kosten senken.

Recycling: Europas große Chance

Mit der wachsenden Zahl an E-Autos rückt das Batterierecycling in den Fokus. Rohstoffe sind knapp, und die Wiederverwertung könnte Europas Wettbewerbsvorteil werden. Das Fraunhofer IPA hat im Projekt „DeMoBat“ die automatisierte Demontage von Batterien getestet. Sechs-Achs-Roboter wie der KR Quantec können Schrauben lösen, Kabel trennen oder Dichtungen öffnen, auch bei unterschiedlichen Systemen und unter schwierigen Bedingungen. Flexibilität ist entscheidend, da sich Batteriedesigns in kurzen Zyklen ändern.

Autonome Mobile Roboter

Neue AMR-Plattform transportiert Waren bis zu 250 Kilogramm

Fazit: Wettbewerbsfaktor Flexibilität

Europa muss agiler werden, um international mitzuhalten. Zwar sind Standort- und Energiekosten schwer beeinflussbar, aber Produktionsprozesse lassen sich effizienter gestalten. Ein Vorteil der europäischen Hersteller gegenüber der weltweiten Konkurrenz liegt dabei in der hohen Produktsicherheit: Der EU Cyber Security Act und neue Richtlinien wie die 10218/2025 legen hohe Anforderungen an die Produktion, die auf präzises Engineering und Predictive Maintenance setzt, um maximale Sicherheit und höchste Qualität in der Fertigung zu gewährleisten. 

Jonas Micheler ist Global Content Marketing Manager, Division Robotics, bei Kuka.