Expertise en planification pour la future usine de cellules de batteries

Le 30 avril, le premier bâtiment de l'établissement Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) a été inauguré à Münster. © Réseau

V. l. n. r. : Prof. Dr. Achim Kampker et Prof. Dr. Jens Tübke, direction de l'institut Fraunhofer FFB, Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka, président de la société Fraunhofer, Hendrik Wüst, ministre-président du Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie, Bettina Stark-Watzinger, ministre fédérale de l'Éducation et de la Recherche, Ina Brandes, ministre de la Culture et des Sciences du Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie, Silke Krebs, secrétaire d'État au ministère de l'Économie, de l'Industrie, de la Protection du Climat et de l'Énergie du Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie, Prof. Dr. Simon Lux, direction de l'institut Fraunhofer FFB. © Susanne Kurz / Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB

V. l. n. r. : Prof. Dr. Simon Lux, Directeur de l'institut Fraunhofer FFB, Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka, Président de la société Fraunhofer, Hendrik Wüst, Ministre-président du Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie, Ina Brandes, Ministre de la Culture et de la Science du Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie, Bettina Stark-Watzinger, Ministre fédérale de l'Éducation et de la Recherche, Silke Krebs, Secrétaire d'État au ministère de l'Économie, de l'Industrie, de la Protection du Climat et de l'Énergie du Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie. © Susanne Kurz / Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB

Infrastructures du Fraunhofer FFB – Laboratoires et phases de construction

Le 30 avril, le premier bâtiment de l'établissement Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle FFB a été inauguré à Münster. Dans cette nouvelle usine de recherche, la production de cellules de batteries doit être testée et optimisée à l'échelle industrielle. Des chercheuses et chercheurs du Fraunhofer IPA ont joué un rôle déterminant dans la planification et la réalisation.

»La fabrication de cellules de batteries à l’échelle industrielle est en soi un grand défi : les installations sont très complexes et exigent des conditions de production strictes, comme la pureté et la sécheresse», explique Marc-André Berchtold. L’ingénieur du IPA dirige la planification de l’usine dans le cadre du projet »Forschungsfertigung Batteriezelle Deutschland«, abrégé FoFeBat. »Dans l’usine de recherche, dont la première étape de construction, le « FFB PreFab », vient d’être inaugurée, il ne s’agit pas seulement de produire, mais aussi de travailler sur de nouveaux formats de cellules, processus et technologies.«

Pour que cela soit également possible à long terme, des structures de fabrication et de production modulables ont été conçues dans le cadre du projet. »La technologie évolue constamment. Dans quelques années, de nouvelles installations et de nouveaux formats de cellules de batteries seront commercialisés. L’usine de recherche doit donc être conçue de manière à pouvoir s’adapter à ces évolutions«, explique Berchtold.

Le secret de la capacité d’adaptation

Mais comment concevoir une usine de cellules de batteries adaptable ? »La condition préalable essentielle est une analyse détaillée des étapes et exigences du processus«, répond l’expert du IPA : »Des lignes de production rigides dans des salles blanches et sèches non adaptables, comme c’est actuellement la norme technologique, ne conviennent pas à cet objectif.«

La solution consiste en une structure modulaire des installations de production : chaque étape de fabrication nécessitant un environnement très spécifique, les salles où se trouvent les équipements doivent être équipées en conséquence. En même temps, il faut s’assurer que ces salles soient dimensionnées correctement et puissent être réaffectées pour permettre une utilisation à long terme. Il faut également planifier les connexions — par exemple pour l’eau, l’air comprimé ou l’électricité — de manière à pouvoir intégrer sans problème de nouvelles technologies de fabrication. Ce principe modulaire a déjà été mis en œuvre dans le FFB PreFab.

La clé du succès : expérience pratique et numérisation

En plus de la planification de l’usine, des équipes du IPA soutiennent également la mise en place de la Forschungsfertigung Batteriezelle dans le choix des équipements de production : pour réaliser les exigences spécifiques d’une usine de recherche, des discussions ont été menées avec des fabricants d’Europe, d’Asie et d’Amérique. Un point central était la spécification des interfaces mécaniques et électriques entre les équipements. Les ingénieurs du IPA accompagnent le processus d’appel d’offres et d’attribution des marchés.

Les chercheurs du IPA participent également à la sélection d’outils numériques spécialement adaptés à la fabrication de recherche et à une infrastructure informatique. La connectivité numérique est essentielle au succès de l’usine de batteries : ce n’est qu’avec des données collectées et analysées de manière centralisée que les chercheurs et les fabricants peuvent optimiser les processus, repérer les sources potentielles de défaillance et améliorer la qualité.

Le savoir-faire accumulé par les expertes et experts à Stuttgart lors de la planification et de la réalisation de l’usine de recherche doit désormais profiter aux utilisateurs qui envisagent de planifier de nouvelles usines de cellules de batteries, d’optimiser ou de numériser celles existantes.

À propos du projet

– Usine de cellules de batteries ouverte à des fins de recherche et de développement
– Dans le cadre du projet »FoFeBat«, le ministère fédéral de l’Éducation et de la Recherche et le Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie soutiennent la mise en place du Fraunhofer FFB avec un budget total d’environ 820 millions d’euros. La fédération finance le Fraunhofer FFB avec jusqu’à 500 millions d’euros pour les installations et projets de recherche, tandis que le Land investit environ 320 millions d’euros dans des terrains et de nouveaux bâtiments.
– Plus de 170 experts en batteries (y compris partenaires)
– Capacité de production : théoriquement jusqu’à 7 GWh/an (électrodes)