ProBat - Projektierung qualitätsorientierter, serienflexibler Batterieproduktionssysteme
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| Serientaugliche Produktionstechnik für Batteriesysteme existiert bisher primär im Consumer-Bereich (z.B. für Laptop- und Handyakkus). Lithium-Ionen-Batterien (im Folgenden kurz Li-Ionen-Batterien genannt) für automobile Anwendungen müssen strengen und umfangreichen Anforderungen besonders hinsichtlich Lebensdauer, Sicherheit, Zuverlässigkeit, Zyklenzahl, Leistungs- und Energiedichte genügen und erfordern daher auch ein weitestgehend anderes Produktionssystem. Die Erfüllung der Sicherheitsanforderungen im späteren Betrieb des Automobils verlangt strengste Tests und Schutzmaßnahmen, die in anderen Bereichen aufgrund der geringeren Spannungen nicht relevant sind. Aufgrund der bisher sehr niedrigen Stückzahlen von automobilen Batterien fehlt es an ausgereifter Produktionstechnik. „Die Optimierung der Produktionstechnologie für die Großserien-Batterieproduktion wird bei einem Anteil der Fertigungskosten von ca. 50% an den Herstellkosten der Batterie maßgeblich zum Erfolg der Elektromobilität beitragen“. Bisherige Anlagen haben häufig prototypischen Charakter und sind bzgl. Flexibilität, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit noch nicht ausreichend. Geeignete integrierte Qualitätssicherungsmaßnahmen und die zugehörigen Standards und Normen sind zu entwickeln, um eine effiziente Produktion als Grundlage der Wirtschaftlichkeit und eines effizienten Anlaufs sicherstellen zu können. Durch eine zu erwartende hohe Volatilität des Absatzes unterschiedlicher Antriebssysteme und der hohen Dynamik auch auf Exportmärkten, ist eine wesentliche Anforderung an die Produktionstechnik die effiziente Anpassung an steigende, aber stark schwankende Stückzahlen (Skalierbarkeit). Zusätzlich müssen Anlagen in der Lage sein, auf technologische Weiterentwicklungen der Batterien schnell und effizient reagieren zu können, um eine wirtschaftliche Fertigung zu ermöglichen. Das Vorhaben zielt auf die Reduktion von Umbauaufwendungen (Investitionen und Anlaufdauer) und Ausschuss in der Batteriesystemmontage ab. Dazu wird ein Planungstool für eine flexible, automatisierte Produktion und eine integrierte Qualitätssicherung entwickelt. Ausgehend von unterschiedlichen Automatisierungs- und Prozessalternativen wird ein Simulationsmodell der Montage erstellt. Des Weiteren wird ein Verständnis für die kritischen Prozessschritte und deren Parameter erarbeitet und anschließend geeignete in-process Mess- und Prüfverfahren für die Serienproduktion ausgewählt. Dazu finden praktische Versuche zur Validierung der Auswahlhilfen statt. |
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