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Batterie-Produktion goes Industrie 4.0.

Bild: iStock, D3Damon
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Hybridspeicher 4.0 Lithium-Ionen-Akku trifft Superkondensator

14.03.2017

Ein Akku mit großer Kapazität, der binnen Sekunden lädt und 10-12 Jahre lang hält? Genau einen solchen Energiespeicher entwickeln Fraunhofer Forscher mit Augenmerk auf die zukünftige Serienfertigung in der Industrie 4.0.

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Forscher vom Fraunhofer-Institut IPA entwickeln im Projekt FastStorageBW II gemeinsam mit Varta und anderen Partnern einen leistungsstarken Hybrid-Speicher, der die Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien und Superkondensatoren vereint.

Langlebige Schnellade-Akkus

Die so genannten PowerCaps haben eine ähnlich hohe spezifische Kapazität wie Bleibatterien, mit zehn bis zwölf Jahren eine hohe Lebensdauer und lassen sich fast so schnell aufladen wie ein Superkondensator - also in wenigen Sekunden. Zudem lassen sich die Hybridspeicher bis zu einer Temperatur von 85 °C einsetzen. Sie überstehen hundert Mal mehr Ladezyklen als konventionelle Batteriesysteme und halten ihre Ladung über mehrere Wochen – ohne nennenswerte Verluste durch Selbstentladung.

Schneller fit für die Massenproduktion

Die Forscher vom IPA widmen sich dabei vor allem der Produktionstechnik. Um die komplette Fertigung aufzubauen, muss der Unternehmer viele Millionen Euro in die Hand nehmen.

„Wir ermöglichen den Batterieherstellern, einen Zwischenschritt zwischen Laborfertigung und Großserienfertigung einzubauen – quasi eine Kleinserienproduktion“, sagt Joachim Montnacher, Geschäftsleiter Energie am Fraunhoer IPA. „Auf diese Weise können wir Voraussetzungen für die Großserienproduktion schaffen, die Prozesse verbessern und die Produktion von Anfang an auf Industrie 4.0 auslegen.“

Ein weiterer Vorteil: Die Ramp-up-Zeit – also die Zeit, die man zum Hochfahren der Produktionslinie benötigt – sinkt um mehr als 50 Prozent.

Vernetzte Batteriefertigung in der Industrie 4.0

Für das Forscher-Modell der Kleinserienproduktion sind hardwareseitig nicht alle Anlagen miteinander verbunden. Vielmehr trägt ein Mitarbeiter die Chargen von einer Maschine zur nächsten. Schließlich geht es nicht darum, möglichst viele Produkte in möglichst geringer Zeit herzustellen, sondern darum, ein möglichst umfassendes Verständnis für den Prozess zu entwickeln.

Das heißt beispielsweise, Fragen zu klären wie: Bekommt man die gewünschte Qualität reproduzierbar hin? Die Anlagen sind dabei möglichst flexibel ausgelegt, sie lassen sich somit für verschiedene Produktionsvarianten nutzen.

Was die Software angeht, so sind die Anlagen sehr wohl miteinander vernetzt. Zudem sind sie ebenso wie Prozesscluster mit zahlreichen Sensoren bestückt. Auf diese Weise wissen die Cluster, welche Daten für die jeweiligen Prozessschritte erfasst werden. Sie kommunizieren miteinander und speichern die Ergebnisse in einer Cloud.

Somit können Forscher und Unternehmer schnell analysieren, welche Faktoren die Produktqualität beeinflussen. Wie ist es um die Industrie-4.0-Fähigkeit bestellt? Wurden die richtigen Sensoren ausgewählt? Liefern sie die erhofften Daten? Wo sind Anpassungen nötig?

Bildergalerie

  • Bild: Rainer Bez

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