Experiencia en planificación para la fábrica de celdas de batería del futuro

El 30 de abril se inauguró en Münster el primer edificio de la instalación de investigación de celdas de batería Fraunhofer Forschungsfertigung FFB. © Red de contactos

V. l. n. r.: Prof. Dr. Achim Kampker y Prof. Dr. Jens Tübke, dirección del instituto de Fraunhofer FFB, Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka, Presidente de la Sociedad Fraunhofer, Hendrik Wüst, Ministro Presidente del Estado de Renania del Norte-Westfalia, Bettina Stark-Watzinger, Ministra Federal de Educación y Investigación, Ina Brandes, Ministra de Cultura y Ciencia del Estado de Renania del Norte-Westfalia, Silke Krebs, Secretaria de Estado en el Ministerio de Economía, Industria, Protección del Clima y Energía del Estado de Renania del Norte-Westfalia, Prof. Dr. Simon Lux, dirección del instituto de Fraunhofer FFB. © Susanne Kurz/Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB

V. l. n. r.: Prof. Dr. Simon Lux, Director del Instituto de Fraunhofer FFB, Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka, Presidente de la Sociedad Fraunhofer, Hendrik Wüst, Ministro Presidente del Estado de Renania del Norte-Westfalia, Ina Brandes, Ministra de Cultura y Ciencia del Estado de Renania del Norte-Westfalia, Bettina Stark-Watzinger, Ministra Federal de Educación e Investigación, Silke Krebs, Secretaria de Estado en el Ministerio de Economía, Industria, Protección del Clima y Energía del Estado de Renania del Norte-Westfalia. © Susanne Kurz/Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB

Infraestructura de Fraunhofer FFB – Laboratorios y fases de construcción

El 30 de abril se inauguró en Münster el primer edificio de la instalación de investigación de fabricación de celdas de batería Fraunhofer FFB. En la nueva fábrica de investigación se probará y optimizará la producción de celdas de batería a escala industrial. Investigadoras e investigadores del Fraunhofer IPA participan de manera significativa en la planificación y realización.

»La fabricación de celdas de batería a escala industrial ya es un gran desafío en sí misma: las instalaciones son muy complejas y exigen altos requisitos para el entorno de producción, como por ejemplo pureza y sequedad«, explica Marc-André Berchtold. El ingeniero del IPA dirige la planificación de la fábrica en el proyecto »Forschungsfertigung Batteriezelle Deutschland«, en breve FoFeBat. »En la fábrica de investigación, cuyo primer tramo de construcción, el »FFB PreFab«, acaba de inaugurarse, no solo se producirá, sino que también se trabajará en nuevos formatos de celdas, procesos y tecnologías.«

Para que esto sea posible a largo plazo, en el proyecto se diseñaron estructuras de fábrica y producción flexibles al cambio. »La tecnología evoluciona constantemente. En pocos años, saldrán al mercado nuevas instalaciones y nuevos formatos de celdas de batería. Por lo tanto, la fábrica de investigación debe estar diseñada de manera que pueda adaptarse a estos desarrollos«, señala Berchtold.

El secreto de la capacidad de transformación

Pero, ¿cómo se diseña una fábrica de celdas de batería capaz de adaptarse? »El requisito fundamental es un análisis detallado de los pasos y requisitos del proceso«, responde el experto del IPA: »Líneas de producción rígidas en salas limpias y secas no adaptables, como corresponde al estado actual de la técnica, no son adecuadas para esto.«

La solución es una estructura modular de las instalaciones de producción: dado que cada paso de fabricación requiere un entorno muy específico, las salas donde se encuentran las instalaciones de producción deben estar equipadas en consecuencia. Al mismo tiempo, hay que asegurarse de que las salas estén dimensionadas correctamente y puedan ser reutilizadas para permitir un uso a largo plazo. Además, hay que planificar las conexiones —por ejemplo, para agua, aire comprimido o electricidad— de modo que las nuevas tecnologías de fabricación puedan integrarse sin problemas en la operación. Este principio modular ya se implementó en el FFB PreFab.

La clave del éxito: experiencia práctica y digitalización

Además de la planificación de la fábrica, los equipos del IPA apoyan en la selección de las instalaciones de producción para la fabricación de celdas de batería de investigación: para cumplir con los requisitos específicos de una fábrica de investigación, se llevaron a cabo conversaciones con fabricantes de Europa, Asia y América. Un enfoque principal fue la especificación de las interfaces mecánicas y eléctricas entre las instalaciones. Las ingenieras e ingenieros del IPA acompañan el proceso de licitación y adjudicación.

También participan en la selección de herramientas digitales especialmente adecuadas para la fabricación de investigación y de una infraestructura de TI. La conectividad digital es crucial para el éxito de la fábrica de baterías: solo con datos recopilados y analizados centralmente, investigadores y fabricantes pueden optimizar los procesos, detectar posibles fuentes de error y mejorar la calidad.

El conocimiento que los expertos y expertas han acumulado en Stuttgart en la planificación y realización de la fábrica de investigación debe beneficiar en el futuro a quienes planifiquen nuevas fábricas de celdas de batería, optimicen las existentes o digitalicen sus procesos.

Sobre el proyecto

– Fábrica de celdas de batería abierta con fines de investigación y desarrollo
– En el marco del proyecto »FoFeBat«, el Ministerio Federal de Educación e Investigación y el Estado de Renania del Norte-Westfalia fomentan la creación de la Fraunhofer FFB con un total de aproximadamente 820 millones de euros. La federación apoya la Fraunhofer FFB con hasta 500 millones de euros para instalaciones y proyectos de investigación, mientras que el Estado de Renania del Norte-Westfalia invierte alrededor de 320 millones de euros en terrenos y nuevos edificios.
– Más de 170 expertos en baterías (incluidos socios)
– Capacidad de producción: teóricamente hasta 7 GWh/a (electrodos)