QUGAPP

Predictive Quality Gates und Nachhaltigkeitsbewertung in der Batteriezellfertigung sowie der Modul- und Packmontage

Kurzbeschreibung

Durch eine zellgenaue Weitergabe von Prozess- und Qualitäts-Daten aus der Fertigung sowie die Integration von (PQ) in Quality Gates entlang der gesamten Batteriefertigung bis hin zur Endanwendung (Abbildung 1) soll eine Reduzierung des Prüfaufwands im Bereich der Wareneingangs- und Ausgangskontrolle in der Batteriewertschöpfungskette ermöglicht werden.
Hauptziel des Vorhabens ist es physische Prüfumfänge in der Batteriewertschöpfungskette, insbesondere für Wareneingangskontrollen- und Ausgangskontrollen der Modul- und Packmontage, um bis zu 80% zu reduzieren. Die physischen Prüfungen an Quality Gates sollen durch Entwicklung eines vertrauenswürdigen PQ Modells, welches im Rahmen des Vorhabens den TRL 7 erreicht, eliminiert werden. Die erforderliche Datenbasis wird durch ein geeignetes Traceability-System geschaffen. Zusätzlich soll die Ableitung von Nachhaltigkeitskennzahlen aus bereits erhobenen Prozess- und Qualitätsdaten ermöglicht sowie deren Darstellung und Optimierung mittels eines Online-Prozessmodells umgesetzt werden.

Abbildung 1: Zielbild des Forschungsprojekts

Prozesskettenübergreifende Traceability ermöglicht predictive quality und Nachhaltigkeitsbewertung

Arbeitsplan

Der Arbeitsplan ist in acht Arbeitspakete unterteilt:

AP1: Anforderungen und Anwendungsszenarien: Definition von Anforderungen von QUGAPP an die Gesamtprozesskette und Identifikation von Einsatzpunkten in der Modul- und Packmontage der Batterieproduktion


AP2: Einfluss- und Relevanzbewertung von Prozess- und Qualitätsparametern: Erstellung von einem Katalog mit qualitativen Bewertungen der Zusammenhänge von Prozess- und Qualitätsparametern und eines Methodenkasten zur quantitativen Analyse der Zusammenhänge


AP3: Predictive Quality Modelle: Erstellung von Predictive Quality Modellen inkl. Kennzahl zur Quantifizierung der Vertrauenswürdigkeit.


AP4: Entwicklung eines Traceability Systems: In diesem Arbeitspaket soll die Konzeptionierung der physischen und digitalen Komponenten des Traceability Systems realisiert werden


AP5: Nachhaltigkeit und Zertifizierbarkeit: Systematische und datengetriebene Bewertung der Nachhaltigkeit und Zertifizierbarkeit durch die ganzheitliche Integration vorhandener Datenquellen entlang der Prozesskette.


AP6: Handlungsempfehlungen für die Prozessoptimierung: Entwicklung von Handlungsstrategien zur Optimierung der (Produktions-) Prozesse und der Nachhaltigkeit inklusive Reduzierung der physischen Prüfumfänge in der Modul- und Packmontage


AP7: Integration, Anwendung und Validierung: Validierung der Projektergebnisse anhand von Anwendungsszenarien, sowie außenwirksame Darstellung der Projektergebnisse


AP8: Projektmanagement, Dokumentation und Transfer der Ergebnisse

Ergebnisverwertung

In diesem Projekt werden Synergien zwischen den Themen Traceability, predictive Quality, Nachhaltig-keitsbewertung und einem allgemeinen Prozessverständnis von der Batteriezellfertigung über die Modul- und Pack-Montage bis zur Wareneingangskontrolle des Endanwenders erzeugt und so ein deutlicher Mehrwert im Vergleich zu Insellösungen generiert. Durch den ganzheitlichen Ansatz wird zum einen die Anwendbarkeit in der Industrie sichergestellt. Zum anderen wird auch für Unternehmen, die nur einen Teil der Prozesskette abdecken, ein Mehrwert geschaffen. Das Wissen über die vor- und nachgelagerten Prozessschritte kann angewendet werden, um die Ein- und Ausgangskontrollen zu optimieren und langfristig zu standardisieren.
Die Übertragbarkeit der Ergebnisse in laufende und geplante Forschungsvorhaben stellt einen wichtigen Baustein der wissenschaftlich-technischen Verwertung dar. Die FFB ist gemäß des Dachkonzepts Forschungsfertigung Batterie eine Skalierungs- und Austauschplatt-form. Über das so bestehende, weitreichende Netzwerk der drei Forschungsinstitute in Industrie und Forschung, wird die Etablierung und Weiterentwicklung der Projektergebnisse gewährleistet. Die Institute adressieren insbesondere den wissenschaftlichen Aspekt über die Publikation der Forschungs-arbeiten auf Konferenzen und in Fachzeitschriften und führt mittelfristig Ergebnisse in den selbstorgani-sierten Lehrbetrieb (WZL) und in Seminaren zur Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses zurück.