Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB entwickelt Konzept für »Digitalen Zwilling«
Der digitale Aufbau der Fraunhofer-Einrichtung
Forschungsfertigung Batteriezelle FFB schreitet voran. Nachdem sie vor
kurzem eine Misch- und Beschichtungsanlage für Elektroden in Betrieb nahm,
hat ein Team der Fraunhofer FFB und des Fraunhofer-Instituts für
Produktionstechnologie IPT gemeinsam mit Partnern des Projekts »FoFeBat«
ein Konzept für die zukünftigen »Digitalen Zwillinge« der Fraunhofer FFB
entwickelt. Die Forschenden identifizierten erstmalig drei konkrete
Anwendungsgebiete für die Batteriezellfertigung: den Gebäudezwilling, den
Anlagenzwilling und den Produkt- beziehungsweise Batteriezellzwilling.
Der Begriff »Digitaler Zwilling« wird unterschiedlich definiert. Das Team
der Fraunhofer FFB hat sich daher mit Expertinnen und Experten aus
relevanten Bereichen der Batteriezellfertigung ausgetauscht, um ein
individuelles Digitalisierungskonzept für die Fraunhofer FFB zu entwickeln
und die »Digitalen Zwillinge« zu konzipieren. Daraus ergibt sich erstmals
eine gemeinsame und einheitliche Definition des »Digitalen Zwillings« im
Kontext der Batteriezellfertigung in drei verschiedenen Ausprägungen sowie
das Zusammenspiel dieser mit dem gemeinsamen Ziel der
Datendurchgängigkeit.
Als Voraussetzung und Grundlage für den »Digitalen Zwilling« erarbeiteten
die Forschenden ein Traceability-Konzept auf Zellebene. Mit diesem Konzept
können sie zukünftig einzelne Bestandteile einer Batteriezelle während der
gesamten Produktion verfolgen und die dazugehörigen Daten im »Digitalen
Zwilling« aggregieren. Diese Daten dienen dazu, die Batteriezellproduktion
im digitalen Raum abzubilden und weiterzuentwickeln, um die erarbeiteten
Konzepte im nächsten Schritt in die physische Produktion zu übertragen.
Identifizierung qualitätskritischer Parameter
Die projektbeteiligten Wissenschaftler/-innen identifizierten erstmals
eine Reihe von Parametern, die einen maßgeblichen Einfluss auf die
Qualität der Zelle haben. Zu diesen Parametern zählen unter anderem
bestimmte Eigenschaften der Eingangsmaterialien – zum Beispiel die
Bestandteile der Elektrodenpaste – oder etwaige Lösemittelreste in den
Elektroden. Dadurch kann nun festgelegt werden, welche Parameter vom
digitalen Produkt- und Anlagenzwilling abgebildet werden müssen.
Die entwickelten Maßnahmen dienen als Rahmen zur Implementierung des
dreigliedrigen »Digitalen Zwillings« der Fraunhofer FFB, bestehend aus dem
Produkt-, Anlagen- und Gebäudezwilling. Die nun vorliegende gemeinsame und
einheitliche Basis ermöglicht den direkten Austausch von Daten und
Informationen zwischen den beteiligten Partnern und den verschiedenen
Zwillingen.
Die erstmalige Konkretisierung des Begriffs »Digitaler Zwilling« im
Kontext der Batteriezellfertigung befähigt Unternehmen zur Ableitung
gezielter Maßnahmen für den Aufbau eigener digitaler Abbildungen. Die
ganzheitliche Betrachtung von der Datenaufnahme über die Traceability bis
zum späteren Mehrwert ermöglicht es darüber hinaus, die
Betriebsbereitschaft des digitalen Gesamtkonzeptes zu überprüfen. Die
Erkenntnisse der Forschenden der Fraunhofer FFB dienen der
Weiterentwicklung des Portfolios, sind Grundlage für IT-Unternehmen und
Dienstleister zur Entwicklung eigener Services und können Anwender,
Produzenten und Anlagenbauer im Umfeld der Batteriezellfertigung
unterstützen.
