FORWARD

Kurzbeschreibung

Das Kooperationsvorhaben »Forecasting and Optimizing of Welding for Advanced Production of Battery Cells« , FORWARD, adressiert den dringenden Bedarf einer intelligenten und digitalisierten Fertigung von Batteriezellen. Im Fokus des Projekts steht der kritische Schritt des Zellableiterschweißens in der Zellassemblierung. Als Schweißprozess wird das Metall-Ultraschallschweißen betrachtet. Kerninhalt des Projekts ist die Entwicklung und Skalierung innovativer Messtechnik und Auswertemethoden für die automatisierte Überwachung des Schweißprozesses mit Vorhersage der erzielten Qualität und die digitale Einbindung des mit innovativen Konzepten wie dem digitalen Zwilling. Diese digitale Anbindung befähigt die Prozessüberwachung Wechselwirkungen zu vorherigen und nachfolgenden Fertigungsschritten der einzelnen Batteriezelle zu berücksichtigen und führt nicht nur beim Schweißen, sondern in der gesamten Zellassemblierung zur Reduzierung von Ausschuss und Qualitätssteigerungen. Damit zielen die Projektinhalte direkt auf Kosten- und Ressourceneinsparungen in der Batteriezellfertigung ab.

Der Arbeitsplan umfasst sieben Arbeitspakete, die sich mit der hochkooperativen Skalierung einer neuen Mischtechnologie in der Batteriezellproduktion befassen:

AP 1: In AP 1 werden Anforderungen und Anwendungsszenarien definiert, die die Grundlage für die folgenden Arbeitspakete darstellen.

AP 2: In AP 2 werden Anlagen- und Messtechnik prototypisch entwickelt und im Labor umgesetzt.

AP 3: Parallel dazu wird in AP 3 das Konzept zur Datenaufnahme und Digitalisierung der Anlage erarbeitet.

AP 4: Auf Basis der Daten aus den Prototypversuchen und den Überlegungen zur Datenanbindung wird in AP 4 ein Predictive-Quality-Model entwickelt, das die Schweißqualität vorhersagt.

AP 5: In AP 5 wird die Anlage an der Fraunhofer FFB validiert. Hierbei wird sie in eine industrienahe Musterlinie eingebracht und die Wechselwirkungen zu anderen Prozessschritten sowie zu den fertigen Zellen untersucht.

AP 6: In AP 6 findet der Ergebnistransfer statt.

AP 7: In AP 7 erfolgt die Projektkoordination.

Die Fraunhofer FFB fokussiert sich auf den wissenschaftlichen Fortschritt, während die wirtschaftliche Verwertung der Projektergebnisse den beteiligten Partnern und der europäischen Wirtschaft Chancen bietet. Erkenntnisse werden in wissenschaftlichen Veröffentlichungen, Berichten und auf Messen verbreitet. Mittelfristig werden die Ergebnisse zwei bis drei Jahre nach Projektabschluss in Forschung und Lehre integriert, unterstützt durch Schulungsangebote Europäischen Lernlabors Batteriezelle ELLB der Fraunhofer FFB. Die Erkenntnisse zu Verbesserungen der Schweißprozesse und Digitalisierung werden zudem in weiteren Forschungsprojekten genutzt, um die industrielle Produktion in Deutschland zu stärken. Die Fraunhofer FFB entwickelt standardisierte Prozesse zur digitalen Integration von Schweißmaschinen auf Basis der Projektergebnisse. Dies ermöglicht es Unternehmen und Forschungseinrichtungen, Maschinen effizienter in das IIoT-Netzwerk einzubinden. Die gewonnenen Erkenntnisse bieten zudem Potenzial für weitere wissenschaftliche Projekte und Veröffentlichungen und stärken die Kompetenzen der Fraunhofer FFB. Die digitale Integration der gesamten Wertschöpfungskette in der Batteriefertigung wird zukünftige Forschungs- und Industrieprojekte begleiten.