Whitepaper, Umfeldberichte und Studien

Die Fraunhofer FFB hat gemeinsam mit dem Lehrstuhl PEM der RWTH Aachen, PEM Motion und Capgemini im Rahmen des »Technologieclusters Batteriezelle« ein Whitepaper veröffentlicht, welches offenlegt, warum Prozesssimulation ein strategisches Werkzeug zur Optimierung der Batteriezellproduktion ist.

Die Fraunhofer FFB hat gemeinsam mit dem Lehrstuhl PEM der RWTH Aachen ein Whitepaper über Strategien und Ressourcen für einen effizienten und erfolgreichen Anlauf einer Gigafactory für die Batteriezellfertigung veröffentlicht. Das Whitepaper skizziert die organisatorischen und technischen Hürden, die mit dem Hochlauf einer Gigafabrik verbunden sind, und bietet Einblicke, wie sie sich überwinden lassen und der Ramp-up-Prozess effektiv gesteuert werden kann.

In dem Whitepaper der Fraunhofer FFB und Accenture stehen digitale Lösungen im Fokus. Für die Untersuchung wurden 143 Batterie- und Digitalisierungsexperten hauptsächlich europäischer und nordamerikanischer Unternehmen in zwei Stufen befragt. Zunächst identifizierten die Experten besonders wirksame Anwendungsfälle für digitale Lösungen in der Batterieproduktion. Diese Fälle wurden in ein Model einer Batteriefabrik mit einer Kapazität von 40 Gigawattstunden integriert, anhand dessen die Experten Einsparmöglichkeiten je Anwendungsfall und Produktionsschritt berechneten und beurteilten.

Der exponentiell wachsende Bedarf an Batteriezellen, die eine Schlüsselkomponente für die Elektromobilität und die Speicherung regenerativer Energie darstellen, kann nur gedeckt werden, wenn die Produktion in den nächsten Jahren hochgefahren wird. Doch die Errichtung einer Gigafactory stellt die Fabrikplanung vor besondere Herausforderungen. Um Risiken zu reduzieren und die Inbetriebnahme zu vereinfachen, haben Metroplan und die Fraunhofer FFB einen Methodensatz zur anforderungsgerechten Planung und Realisierung von Batteriefabriken entwickelt.

Der Umfeldbericht der Fraunhofer FFB befasst sich mit Natrium-Ionen-Batterien als alternative Batterietechnologie. Die Forschenden untersuchen die technologischen Eigenschaften der Batterie sowie die Aktivitäten in Forschung und Industrie bezüglicher dieser Technologie – beginnend bei der Materialherstellung über die Zellproduktion bis hin zur Entstehung von Anwendermärkten. Der Umfeldbericht entstand im Rahmen des vom BMBF geförderten Gesamtvorhabens »FoFeBat«.

Forschende der Fraunhofer FFB zeigen in dem Whitepaper Möglichkeiten auf, wie mit dem Einsatz von so genannten »Mini- und Makro-Environments« Energie- und Betriebskosten in der Batteriezellfertigung reduziert, und dadurch ein hohes Potenzial für eine wettbewerbsfähige Batterieproduktion in Deutschland und Europa geschaffen werden kann.

Das Whitepaper hinterfragt die Materialen der Systeme, die innerhalb des Gebäudes und der Anlagen verwendet werden und ermittelt Schlüsselanwendungsgebiete für Kunststoffrohrleitungssysteme. Die Bündelung von Fachwissen über Thermoplaste seitens des Projektpartners GF Piping Systems mit dem Fachwissen über Batteriezellproduktion seitens Fraunhofer FFB hat zu neuen Erkenntnissen geführt.

In dem Whitepaper werden die Ergebnisse einer Technologiestudie, die sich mit den Themen UV Coating und UV Wrapping mit Epoxy-Technologie befasst, vorgestellt. Dafür wurden im ersten Schritt verschiedene Anforderungen an die Zelle und anschließend auch an die Beschichtung selbst definiert, um so passende Bewertungskriterien zu definieren. Anschließend wurden beide Technologien mittels eines paarweisen Vergleichs miteinander verglichen.

Der Umfeldbericht zum europäischen Innovationssystem Batterie 2022 beschreibt die aktuellen Entwicklungen und Herausforderungen des europäischen Batteriemarktes. In vier Kapiteln gegliedert werden die verschiedenen Industriefelder der Batteriezellproduktion beleuchtet – von der Rohstoffgewinnung, Materialherstellung und Recycling, über den Maschinen- und Anlagenbau und Messtechnik hin zur Zellherstellung. Außerdem werden die Möglichkeiten der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB als Transfereinheit zur schnelleren industriellen Einsatzfähigkeit von Prozesstechnologien nachvollzogen. Hier können Sie unseren Bericht als PDF kostenlos herunterladen. Der Umfeldbericht steht in deutscher Sprache zur Verfügung. Gerne informieren wir Sie in Zukunft, sobald neue Whitepaper und Studien erscheinen und senden Ihnen auf Wunsch weitere Informationen zu unseren Forschungsthemen und unserem Leistungsangebot zu.

Um eine Grundlage für die Entwicklung Digitaler Zwillinge in der Batteriezellfertigung zu schaffen, zeigt dieses Whitepaper, basierend auf bestehenden Arbeiten, eine einheitliche Definition für den Digitalen Zwilling in der Batteriezellfertigung auf. Dafür wurden drei Ausprägungen des Digitalen Zwillings identifiziert: der Gebäudezwilling, der Anlagenzwilling und der Produktzwilling. Jede dieser Ausprägungen wird im Detail betrachtet, sodass Bestandteile der jeweiligen Ausprägungsformen identifiziert, exemplarische Anwendungsfälle aufgezeigt und konkrete Ziele und Herausforderungen definiert werden können.