Primera fabricación de celdas de batería ágil en el mundo abierta

Pilotlinie de una fabricación de celdas de batería ágil y modular en la fábrica de investigación de Karlsruhe. (Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT)

Con invitados del mundo empresarial, académico y político, los representantes de los ministerios involucrados y del KIT inauguraron simbólicamente, cortando una cinta, la nueva línea de fabricación de celdas de batería ágil en la fábrica de investigación de Karlsruhe. (de izquierda a derecha: Stefan Jung, BMBF; Jürgen Fleischer, KIT; Ronny Feuer, MWK; Joachim Knebel, KIT) (Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT)

Una célula de batería – por ejemplo, para la movilidad eléctrica o herramientas eléctricas – para poder fabricarse de manera más flexible en el futuro, investigadores del Instituto Karlsruhe de Tecnología (KIT) han establecido una producción ágil de celdas de batería. Basándose en una automatización robótica altamente flexible, han alcanzado un grado de flexibilidad que hasta ahora solo era posible en la fabricación manual de celdas. Esto permite a las empresas adaptarse más rápidamente a nuevas tecnologías y mercados volátiles, y puede fortalecer la competitividad de Alemania como centro industrial. El gobierno federal y el estatal financiaron la construcción con un total de casi 19 millones de euros.

Según el Ministerio Federal de Economía y Protección del Clima, las celdas de batería están ganando cada vez más importancia como almacenadores de energía versátiles y eficientes. Son, por ejemplo, la fuerza impulsora detrás de la electrificación progresiva de la movilidad. Para las empresas productoras, esta tecnología clave tiene una gran relevancia estratégica y económica. Actualmente, la demanda se cubre principalmente mediante producción en masa impulsada por costos en Asia y Norteamérica, lo que también afecta a la maquinaria y la ingeniería de plantas. "En Alemania no tenemos las condiciones para ser competitivos en la producción en masa puramente basada en costos de celdas y maquinaria relacionada", dice el profesor Jürgen Fleischer, director del Instituto wbk para Tecnología de Producción en el KIT. "La apertura de la primera producción ágil de celdas de batería en el mundo en la fábrica de investigación de Karlsruhe muestra cómo podemos diferenciarnos en el mercado mundial con una producción altamente flexible y eficiente en recursos, y dirigirse específicamente al segmento premium con márgenes altos y a mercados de nicho."

Producción flexible y eficiente en recursos de celdas de batería

Para la fabricación de celdas de batería, los investigadores del KIT desarrollaron junto con la empresa Exyte células robóticas especiales. "Estas representan una novedad mundial en el campo. Sirven como cámaras secas locales, también llamadas microentornos, para proteger los materiales de batería sensibles a la humedad", explica Fleischer. En comparación con las cámaras secas convencionales, el volumen de espacio a deshumidificar es mucho menor. Por lo tanto, esta tecnología ofrece un potencial de ahorro energético especialmente alto. Cuatro de estos microentornos, junto con sus módulos de proceso asociados, representan la estructura física de la producción ágil de celdas de batería en la fábrica de investigación de Karlsruhe del wbk.

Además, los participantes del proyecto construyeron un "gemelo digital", es decir, una réplica virtual del sistema de producción. De esta forma, los científicos pueden estudiar en software los efectos de escala mediante la multiplicación de microentornos individuales y determinar tamaños de producción como, por ejemplo, el tamaño óptimo de lote. Esta simulación también puede utilizarse para la planificación de la producción de la fabricación ágil de celdas de batería. La planta real está conectada a una base de datos para poder ajustar y mejorar todos los procesos en el futuro mediante inteligencia artificial.

Colaboración estrecha entre ciencia e industria

Los científicos desarrollaron la producción de celdas de batería en el proyecto de investigación AgiloBat junto con fabricantes de maquinaria y plantas de tamaño medio. Esto debe permitirles ofrecer conjuntamente tecnología de planta competitiva a lo largo de toda la cadena de procesos. El conocimiento del proceso aportado por el KIT para una tecnología de planta más flexible y modular también permite a las empresas participantes fabricar de manera sostenible celdas de batería con variantes flexibles, eficientes en recursos y automatizadas, así como probar nuevos sistemas de materiales mediante fabricación cercana a la industria con pequeñas cantidades de material. La infraestructura desarrollada complementa la infraestructura de investigación en el campo de la fabricación de celdas de batería que se ha establecido en el KIT desde 2011.

Más información sobre AgiloBat

En el proyecto de investigación AgiloBat, investigadores de siete institutos del KIT trabajan junto con socios del Centro de Investigación en Energía Solar e Hidrógeno de Baden-Württemberg y del Instituto Fraunhofer para Tecnología Química. Además, participan en la ingeniería de maquinaria y plantas las empresas Coperion GmbH, SAUERESSIG Group, Schunk Group, Herrmann Ultraschalltechnik GmbH & Co. KG, Siemens AG, DEHOF ingenieur+technik y Exyte Technology GmbH.

El Ministerio Federal de Educación e Investigación financia el proyecto con 14,5 millones de euros, y el Ministerio de Ciencia, Investigación y Arte de Baden-Württemberg con 4,5 millones de euros. (kla)