Als Experte im Bereich der Entwicklung von Produktionslinien zur Batteriemontage stellen wir in unserer technischen News-Serie "Modulmontage" die einzelnen Produktionsschritte näher vor, gehen auf die Herausforderungen ein und geben einen Einblick in unsere Lösungsansätze.
Die Montage des eigentlichen Batteriemoduls, das sogenannte „Stacking and Welding“ stellt bei der Herstellung von Batteriesystemen hohe Anforderungen an das Produktionsequipment. Neben den Qualitäts- und Sicherheitsaspekten muss auch die sogenannte Overall Equipment Effectiveness (OEE) im Auge behalten werden. Die Verkettung mit vorgelagerten Anlagenteilen ist auf verschiedene Arten realisierbar. Die Verbindung durch fahrerlose Transportsysteme, sogenannte FTS, verspricht hohe Flexibilität und Zuverlässigkeit. Auch eine direkte Verlinkung der Anlagen ist möglich. Pufferstrecken erlauben hierbei einen reibungslosen und stillstandfreien Ablauf, um eine höchstmögliche OEE zu erreichen.
Modulmontage - PART 2 | Stacking and Welding: Hohe Anforderungen an Prozess-Sicherheit und Qualität
Im ersten Produktionsschritt des Stacking and Welding werden die vorbereiteten Einzelzellen zugeführt und entsprechend ihrer Variante sortiert. Die Zellen und Endplatten müssen zunächst in der vorab definierten Position ausgerichtet und anschließend miteinander verpresst werden. Abhängig vom Produktdesign werden die Seitenplatten mit Klebstoff beschichtet, die vorhergehende Plasmabehandlung oder Laser-Reinigung zur Entfernung von Bauteilverunreinigungen erhöhen dabei die Verklebbarkeit. Integrierte Kamerasysteme und 3D Scans zur Qualitätssicherung stellen eine korrekte Anordnung und einwandfreie Verarbeitung sicher.Anschließend werden die Seitenplatten ebenfalls positioniert und durch hochpräzise Laserschweißvorgänge miteinander verbunden. In diesem Schritt ist eine online Prozess- und Bauteilüberwachung besonders wichtig – Process Monitoring inklusive Aufzeichnung von Laserleistung und Reflexion sowie eine Temperaturüberwachung während des Laserns garantieren eine sichere Produktion. Um eine einwandfreie Weiterverarbeitung zu ermöglichen, findet in definierten Zwischenschritten oder nach Abschluss des Montageprozesses eine Vermessung des Bauteils statt.
Für diesen Abschnitt ist die Ausarbeitung eines Havarie-Konzepts zwingend notwendig. „Thermal Runaway“ wird über Wärmebildkamera-Systeme erkannt. Betroffene Bauteile werden in abgeschlossenen Boxen ausgeschleust. Diese Ausschleusungsmöglichkeiten sind bei allen Verspress- und Schweißstationen integriert. Auch in nachgelagerten Prozess-Schritten oder Anlagenteilen ist bei Bedarf eine Ausschleusung möglich.
Eine hohe Schwierigkeit bei dem Fertigungsabschnitt „Stacking and Welding“ ist die Kombination und Abstimmung der Einzelprozesse auf kleinstem Raum. Als Lösung haben die Ingenieure von AKE technologies ein innovatives Konzept zum Entzerren der Einzelprozesse entwickelt, was kostengünstige, flexible Werkzeuge und Bauteilaufnahmen miteinschließt.
Auf den Montagelinien zur Modulproduktion ist eine Integration verschiedenster Bauteiltypen üblich. Das Variantenmanagement wird durch eine flexible Auslegung der Werkzeuge ohne benötigte Rüstvorgänge vereinfacht.
Weitere Teile aus der News-Serie "Modulmontage"
- Modulmontage - PART 1 | Vorbereitungsprozesse für die Batteriemontage aus prismatischen Zellen
- Modulmontage - PART 3 | Das Zellkontaktiersystem: vom Vormontageprozess bis zur Integration in das Batteriemodul
- Modulmontage - PART 4 | End of Line Tests garantieren korrekte Verarbeitung bei der Produktion von Batteriemodulen