Sie­mens und Maschi­nen­bauer Hirano Tec­seed arbei­ten gemein­sam an zukunfts­fä­hi­ger Bat­te­rie­pro­duk­tion. Stan­dar­di­sie­rung und Digi­ta­li­sie­rung für Beschich­tungs­pro­zesse im Fokus. 

Der Bat­te­rie­markt wächst rasant – ange­trie­ben vom glo­ba­len Wan­del hin zu erneu­er­ba­ren Ener­gien und der zuneh­men­den Bedeu­tung von Elek­tro­fahr­zeu­gen und Netz­spei­che­rung. Maschi­nen­bauer wie Hirano ste­hen vor der Her­aus­for­de­rung, die Pro­duk­ti­ons­ka­pa­zi­tä­ten zu erhö­hen und gleich­zei­tig Kos­ten zu sen­ken, ohne Kom­pro­misse bei Qua­li­tät und Sicher­heit einzubüßen. 

Hoch­prä­zi­ses digi­ta­les Modell für die Performance-Tests
Ein zen­tra­ler Schritt in der Fer­ti­gung ist das Beschich­ten von Foli­en­strei­fen mit meh­re­ren akti­ven Schich­ten zur Bil­dung der Bat­te­rie­elek­tro­den. Bereits kleinste Feh­ler in die­sem sen­si­blen Pro­zess kön­nen Leis­tung und Lebens­dauer der Bat­te­rien erheb­lich beein­träch­ti­gen. Daher ist eine genaue Über­wa­chung und Steue­rung der Geschwin­dig­keit und Span­nung wäh­rend des Beschich­tungs­pro­zes­ses unerlässlich.

Ein wich­ti­ges Ele­ment der Zusam­men­ar­beit war die Ent­wick­lung eines digi­ta­len Zwil­lings für Bat­te­rie­fer­ti­gungs­an­la­gen. Mit­tels einer eige­nen Sie­mens Simu­la­ti­ons­soft­ware (Anm. Sim­cen­ter™) konnte Hirano nun erfolg­reich einen digi­ta­len Zwil­ling einer Bat­te­rie­be­schich­tungs­ma­schine simu­lie­ren und tes­ten. Grund­lage dafür sind Echt­zeit­da­ten aus einer Sima­tic-Steue­rung sowie Sina­mics-Antrie­ben, die die Pilot­an­lage auto­ma­ti­sie­ren. Im Ergeb­nis ermög­licht nun ein hoch­prä­zi­ses digi­ta­les Modell die Performance-Tests. 

Redu­zier­ter Mate­ri­al­ver­brauch und früh­zei­tige Fehlererkennung
In der Ver­gan­gen­heit steu­erte Hirano Maschi­nen auf Basis von Erfah­rungs­wer­ten. Ein Vor­ge­hen, das auf­grund feh­ler­haf­ter Ein­stel­lun­gen zu man­gel­haf­ten Pro­duk­ten füh­ren konnte. Mit der neuen Digi­tal-Twin-Tech­no­lo­gie von Sie­mens kann Hirano nun Maschi­nen in einer vir­tu­el­len Umge­bung kon­fi­gu­rie­ren und tes­ten, bevor phy­si­sche Pro­to­ty­pen ein­ge­setzt wer­den. Das redu­ziert den Mate­ri­al­ver­brauch und zudem kön­nen poten­zi­elle Pro­dukt­feh­ler früh­zei­tig erkannt werden. 

„Ent­wick­lungs­teams kön­nen Maschi­nen­ein­stel­lun­gen in der vir­tu­el­len Umge­bung bis zu fünf­mal schnel­ler bewer­ten und opti­mie­ren als im rea­len Betrieb“, so Sie­mens in einer Aus­sendung. Zudem kön­nen bis zu 80 Pro­zent der Simu­la­tion und des digi­ta­len Zwil­lings mit vor­kon­fi­gu­rier­ten Stan­dard­funk­ti­ons­bau­stei­nen erstellt wer­den – was Imple­men­tie­rungs- und Inbe­trieb­nah­me­zei­ten ver­kürzt und die Ent­wick­lungs­kos­ten senkt.

Neues Niveau an Effi­zi­enz und Qua­li­tät in Batterieproduktion
„Die Inte­gra­tion von Simu­la­ti­ons­sys­te­men für Mecha­tro­nik und Auto­ma­ti­sie­rung in eine ein­heit­li­che Model­lie­rungs­um­ge­bung hat Hirano maß­geb­lich dabei unter­stützt, mög­li­che Pro­dukt­feh­ler früh­zei­tig zu erken­nen und die Pro­zess­op­ti­mie­rung unse­rer Maschi­nen in einer vir­tu­el­len Umge­bung vor­an­zu­trei­ben“, so Katsu­hiro Omori, Direc­tor und Exe­cu­tive Offi­cer für R&D bei Hirano Tecseed. 

„Durch den Ein­satz unse­rer moder­nen Simu­la­ti­ons- und Auto­ma­ti­sie­rungs­tech­no­lo­gien ermög­licht Sie­mens Hirano, ein neues Niveau an Effi­zi­enz und Qua­li­tät in der Bat­te­rie­pro­duk­tion zu errei­chen“, ergänzt Michael Tho­mas, Senior Vice Pre­si­dent Fac­tory Auto­ma­tion und Head of Pro­duc­tion Machi­nes bei Siemens.