Batterien machen etwa ein Drittel der Kosten für Elektrofahrzeuge aus. Zugleich steigt der Verkauf von Elektrofahrzeugen exponentiell an. Wird die Batterieproduktion mit dieser Entwicklung mithalten können?
Guber: Das ist die entscheidende Frage. Die Antwort hängt zu einem großen Teil davon ab, wie gut die Fabriken automatisiert sind. Um die erforderliche Kapazität und Kosteneffizienz zu erreichen, müssen sie den Stop-and-go-Verkehr zwischen den Bearbeitungsstationen eliminieren und Zykluszeiten erreichen, die um einiges schneller sind bei herkömmlichen Autoteilen. Diese Fabriken müssen kontinuierlich in Hochgeschwindigkeit produzieren. Wir brauchen keinen Stadtverkehr, sondern Autobahnen. Von besonderer Bedeutung sind dabei intelligente Transportsysteme. In diesen Systemen bewegen sich die Produkte durchgehend, ein manuelles Eingreifen ist nicht nötig. Darüber hinaus können Bearbeitungsschritte bei voller Geschwindigkeit im laufenden Betrieb ausgeführt werden.
Welche Vorteile haben intelligente Track-Transportsysteme von B&R gegenüber herkömmlichen Transportsystemen?
Guber: Jede Menge. Durch hohe Transportgeschwindigkeiten und Beschleunigungen steigt die Produktivität. Infolge der Synchronisierung können Prozesse ohne Stillstand durchgeführt oder aber einzelne Prozessschritte wie Sortieren und Wenden direkt vom Transportsystem übernommen werden. Weitere Vorteile sind die Fehlertoleranz, weil defekte Prozessstationen umgangen werden können, und die reduzierte Maschinenstellfläche, weil deutlich weniger Puffer erforderlich ist. Zudem reduzieren wir durch weitreichende Simulationsmöglichkeiten und die einfache, prozessorientierte Programmierung die Zeit bis zur laufenden Fertigung.
Die Track-Systeme haben also auch bei der Verkettung von einzelnen Prozessen Vorteile?
Guber: Ja, denn ist es nicht mehr notwendig, die Batteriezellen manuell von einem Transportsystem zum nächsten zu übergeben. Dieser Prozess dauerte für einen Satz von zehn Zellen bisher fast eine Minute. Wenn man die Zeitersparnisse bei einzelnen Prozessschritten zusammenzählt und mit den Mengen multipliziert, über die wir hier sprechen, ist das ein absoluter Meilenstein in puncto Teile pro Minutea, aber auch im Hinblick auf die Produktionsdichte und die Maschinenverfügbarkeit.
Inwiefern?
Guber: Intelligente Track-Systeme ermöglichen es, den gesamten Produktionsfluss als ein großes Netzwerk zu gestalten, das aus vielen miteinander verbundenen Stationen besteht. So können Zykluszeiten optimal koordiniert und Bearbeitungsstationen reduziert werden. Puffer und Leerläufe, die nur unnötig Platz brauchen und keinen Mehrwert bringen, lassen ganz einfach eliminieren. Indem sie langsame Verarbeitungsstationen parallelisieren, ist es möglich, die Produktivität zu steigern, ohne dass der Footprint in gleichem Maße wächst. Sollte eine Station defekt sein, werden die Teile im vernetzten Produktionsfluss einfach umgeleitet.
Zielen Sie mit Ihren Track-Transportsystemen nur auf die Batteriezellenproduktion?
Guber: Die Track-Systeme sind aufgrund der möglichen Nutzlast vorrangig für den Transport von einzelnen Batteriezellen und deren Bestandteile wie Gehäuse geeignet. Das Einsatzgebiet beginnt mit dem Stapeln bzw. Wickeln und reicht bis zur lagerichtigen Zuführung der Batteriezellen in der korrekten Reihenfolge für den Assemblierungsprozess des Batteriemoduls beziehungswiese des Batteriepacks bei Cell-to-Pack-Konzepten.
Ein Vorteil der B&R-Systeme ist ja insbesondere die enge Synchronisierung aller Automatisierungskomponenten – etwa des Track-Systems mit der Bildverarbeitung. Was bedeutet das in konkreten Zahlen?
Guber: Durch die enge Synchronisierung zwischen Track-System und Bildverarbeitung können die Verarbeitungszeiten der einzelnen Stationen noch weiter verkürzt werden. Damit sind wir in der Lage, Batteriezellen in 50 Millisekunden zu identifizieren, während sie mit vier Metern pro Sekunde vorbeiziehen. Dafür werden keine externen Auslöser, Lichter oder teure Kameras benötigt. Müsste man das Produkt dafür anhalten, würde das zwei volle Sekunden dauern. Für den Identifizierungsprozess ergibt sich damit eine Zeitersparnis von 97,5 Prozent. Auch viele andere Schritte der Batteriezellenproduktion, zum Beispiel wenn die Zellen verklebt werden, können bei voller Geschwindigkeit ausgeführt werden und erzielen so Zykluszeitverkürzungen von 90 Prozent.
Welche Rolle spielt die Synchronisation von Robotik mit der intelligenten Transporttechnik bei der Batterieproduktion?
Guber: Die Synchronisierung ist entscheidend, um Bearbeitungsschritte auf dem Transportsystem ohne Stopp bzw. bei höheren Geschwindigkeiten durchzuführen. Das einfachste Beispiel ist das Beladen der Shuttles mit den Batteriezellen ohne Stopp. Darüber hinaus wird auch das Datenhandling in den Prozessstationen deutlich vereinfacht, da alle Informationen in der SPS verfügbar sind.
B&R Industrie-Elektronik GmbH
Welches der drei Track-Systeme von B&R sich für welche Anwendungen eignet
Acopostrak, SuperTrak oder Acopos 6D: B&R bietet drei Produkte an, die jeweils ihre speziellen Anwendungsfälle in der Elektromobilität haben.
- Acopostrak eignet sich ideal für Rundzellen (pro Shuttle eine Zelle). Doch auch prismatische Zellen oder Pouchzellen lassen sich mit zwei Shuttles pro Zelle transportieren. Die wesentlichen Merkmale sind hier die Transportgeschwindigkeit und die hohe Flexibilität bei der Topologie durch die elektronische Weiche.
- SuperTrak passt optimal zu prismatischen Zellen und Pouchzellen (pro Shuttle eine Zelle). Die wesentlichen Merkmale sind hier die Transportgeschwindigkeit, die Positioniergenauigkeit und die mögliche Nutzlast.
- Acopos 6D kommt vorrangig bei prismatischen Zellen und Pouchzellen (ein Shuttle pro Zelle) zum Einsatz. Es ergeben sich jedoch mittlerweile auch Anwendungsfälle mit großformatigen Rundzellen. Die wesentlichen Merkmale sind hier die hohe Flexibilität bei der Topologie, die Positioniergenauigkeit und die mögliche Nutzlast.
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