První globální výroba flexibilních bateriových článků otevřena

Pilotlinie agilního, modulárně uspořádaného výrobního procesu bateriových článků ve výzkumné továrně v Karlsruhe. (Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT)

S hosty z oblasti hospodářství, vědy a politiky symbolicky otevřeli zástupci zúčastněných ministerstev a KIT novou agilní linku na výrobu bateriových článků v Karlsruher Forschungsfabrik, a to prostřižením pásky. (zleva doprava: Stefan Jung, BMBF; Jürgen Fleischer, KIT; Ronny Feuer, MWK; Joachim Knebel, KIT) (Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT)

Flexibilnější výroba bateriových článků – například pro elektromobilitu nebo elektrické nářadí – aby bylo možné je vyrábět v budoucnu flexibilněji, vyvinuli vědci z Karlsruhe Institute of Technology (KIT) agilní výrobu bateriových článků. Na základě vysoce flexibilní robotické automatizace dosáhli stupně flexibility, který byl dosud možný pouze při ruční výrobě článků. To umožňuje podnikům rychleji se přizpůsobovat novým technologiím a volatilním trhům a může posílit konkurenceschopnost Německa jako průmyslového místa. Spolupráce státu a spolkových zemí na výstavbě byla podpořena celkovou částkou téměř 19 milionů eur.

Podle německého spolkového ministerstva hospodářství a ochrany klimatu získávají bateriové články jako všestranné a efektivní energetické úložiště stále větší význam. Například jsou hnací silou pokračující elektrifikace mobility. Pro výrobní podniky je tato klíčová technologie vysoce strategická a ekonomická. V současnosti je poptávka především pokryta masovou výrobou v Asii a Severní Americe, což má také dopad na strojírenství a strojírenský průmysl. „V Německu nemáme předpoklady být konkurenceschopní v čistě nákladové masové výrobě článků a s tím souvisejícího strojírenství,“ říká profesor Jürgen Fleischer, vedoucí Institutu výroby wbk na KIT. „Otevření celosvětově první agilní výroby bateriových článků v Karlsruhu ve výzkumné továrně ukazuje, jak se můžeme s vysoce flexibilní a zdrojově efektivní výrobou odlišit od světového trhu a cíleně zaměřit na lukrativný segment prémiových produktů a niche trhy.“

Flexibilní a zdrojově efektivní výroba bateriových článků

Pro výrobu bateriových článků vyvinuli vědci z KIT společně s firmou Exyte speciální robotické buňky. „Jedná se o světovou novinku v této oblasti. Slouží jako místní suché komory, také nazývané mikroprostředí, k ochraně citlivých bateriových materiálů na vlhkost,“ vysvětluje Fleischer. Ve srovnání s konvenčními suchými komorami je objem prostoru, který je třeba odvětrat, výrazně menší. Tato technologie tak nabízí zvlášť vysoký potenciál pro úsporu energie. Čtyři taková mikroprostředí s přidruženými procesními moduly představují fyzickou strukturu agilní výroby bateriových článků v Karlsruhu ve výzkumné továrně wbk.

Kromě toho účastníci projektu vytvořili „digitální dvojče“, tedy virtuální obraz výrobního systému. Díky tomu mohou vědci softwarově zkoumat škálovatelnost efektů prostřednictvím násobení jednotlivých mikroprostředí a určit výrobní parametry, například optimální velikost sérií. Tato simulace může být také využita pro plánování výroby agilní výroby bateriových článků. Reálné zařízení je propojeno s databází, aby bylo možné v budoucnu všechny procesy upravovat a zlepšovat pomocí umělé inteligence.

Těsná spolupráce mezi vědou a průmyslem

Vědci vyvinuli výrobu bateriových článků v rámci výzkumného projektu AgiloBat ve spolupráci s středně velkými výrobci strojů a zařízení. Ti by tak měli být schopni společně nabízet konkurenceschopnou technologii zařízení napříč celým výrobním procesem. Procesní znalosti, které do projektu přineslo KIT, umožňují účastnícím se podnikům v budoucnu vyrábět různé varianty bateriových článků flexibilně, s ohledem na zdroje a automatizovaně, a také zkoušet nové materiálové systémy pomocí průmyslové výroby s malými množstvími materiálu. Vybudovaná infrastruktura doplňuje výzkumnou infrastrukturu v oblasti výroby bateriových článků, kterou KIT rozvíjí od roku 2011.

Další informace o AgiloBat

Ve výzkumném projektu AgiloBat spolupracují vědci ze sedmi institutů KIT s partnery z Centra pro solární energii a vodíkový výzkum Bádenska-Württemberska a Fraunhoferova institutu pro chemickou technologii. Z oblasti strojírenství a výroby jsou dále zapojeny společnosti Coperion GmbH, SAUERESSIG Group, Schunk Group, Herrmann Ultraschalltechnik GmbH & Co. KG, Siemens AG, DEHOF ingenieur+technik a Exyte Technology GmbH.

Projekt je financován spolkovým ministerstvem vzdělávání a výzkumu částkou 14,5 milionu eur a Ministerstvem vědy, výzkumu a umění Bádenska-Württemberska částkou 4,5 milionu eur. (kla)