Als einer der ersten Akteure auf dem deutschen Markt investiert Elring Klinger in eine großvolumige, hochautomatisierte Modulfertigungslinie, denn die Elektromobilität ist ein neuer Geschäftsbereich mit hoher strategischer Wichtigkeit für Elring Klinger. Ab Herbst 2020 sollen im Werk Thale auf der vollautomatisierten Fertigungslinie Batteriemodule hergestellt werden. „Mit dem selbst entwickelten Batteriemodul begehen wir bewusst Neuland. Die eng verknüpfte Entwicklung und Industrialisierung des Produktes stellen uns unweigerlich vor technische Herausforderungen“, erklärt Mark Laderer, Director Production Battery Technology & E-Mobility bei Elring Klinger. Die Anlage ist in vier Bereiche gegliedert.
Batterieproduktion in 4 Schritten
- Im ersten Abschnitt werden die Batteriezellen getestet und für die Montage vorbereitet.
- Im zweiten Anlagenabschnitt wird aus den einzelnen Batteriezellen ein Rohmodul gefertigt. Hierzu werden die Zellen zu einem Stapel, dem Stack, zusammengeführt. Zusammen mit den Druckplatten, die an den Enden des Stacks positioniert werden, und den Zugankern, die seitlich an den Batteriezellen platziert werden, wird dieser Stapel verpresst. Mit Hilfe eines Laser-Systems und einer Laseroptik, die von KR240 Industrieroboter geführt wird, werden die Zuganker gegen die Druckplatten der Zellstapel verschweißt. Je nach Anforderung werden zwölf bis vierundzwanzig Batteriezellen zu einem Batteriemodul gefügt.
- Im dritten Anlagenabschnitt werden die Batteriemodule elektrisch verschaltet und gemessen. Hierzu wird das Zellkontaktiersystem aufgesetzt und mit den Kontakten jeder einzelnen Batteriezelle verschweißt. Die besondere Herausforderung hierbei sind die sehr engen Bauteil- und Fügetoleranzen sowie die besonderen Anforderungen an das Laserkontaktschweißen, denn hier muss bei minimalem Wärme-Eintrag zuverlässig eine große Kontaktfläche erzeugt werden.
- Im vierten und letzten Anlagenbereich findet eine automatisierte elektrische und mechanische End-prüfung der Batteriemodule statt. Hier werden unter anderem die Isolationswerte auf eine Spannungsfestigkeit von bis zu fünf Kilovolt geprüft. Anschließend wird das Batteriegehäuse mit einem heißverstemmten Deckel abgedeckt, um das Batteriemodul berührungssicher zu machen und vor Staubpartikeln zu schützen. Zuletzt wird für die eindeutige Identifizierung ein Data Matrix Code auf das Batteriemodul gelasert.
Modularer Aufbau sorgt für Flexibilität
Die Besonderheit der Anlage liegt in ihrem modularen Aufbau, der für Flexibilität sorgt. „Der modulare Aufbau war uns besonders wichtig, um die Möglichkeit zu haben, auf Kundenwünsche schnell und unkompliziert reagieren zu können“, sagt Laderer. „Unser Anspruch ist es, sowohl kleinere Kunden mit einem fertigen Produkt, als auch Konzerne mit einer individuellen Lösung bedienen zu können.“ Auf der Linie können verschieden große Batteriemodule mit zwölf bis vierundzwanzig Batteriezellen pro Einheit produziert werden. Darüber hinaus kann in der Art der Verschaltung der einzelnen Batteriezellen innerhalb des Batteriemoduls variiert werden.
Traceability für Rückverfolgbarkeit
Ein weiteres Augenmerk legte Laderer auf das Thema Traceability: Jedes im Modul verbaute Bauteil wird zusammen mit Prozessparametern dem finalen Produkt zugeordnet. Der Kunde kann dadurch auch Jahre später einsehen, welche Komponenten in jedem einzelnen Batteriemodul verbaut wurden und alle Schritte des Produktionsprozesses nachvollziehen. Darüber hinaus können Fehler schneller identifiziert und Prozesse optimiert werden.
„Batteriemodulproduktion ist mehr als das mechanische Zusammensetzen von Einzelteilen“, erklärt Max Fluhrer, Projektleiter im Bereich Battery Solutions von Kuka. „Die Anlage muss individuell auf Chargenqualität reagieren können, flexible Produktkonfigurationen ermöglichen und die angesprochene hundertprozentige Traceability sicherstellen. Wir sind daher stolz darauf, dass wir von ElringKlinger für diese anspruchsvolle Aufgabenstellung als Partner ausgewählt wurden.“
Kuka Systems GmbH
Blücherstrasse 144
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