Première fabrication de cellules de batterie agile au monde ouverte

Pilotlinie d'une fabrication de cellules de batteries agile et modulable dans la Karlsruhe Research Factory. (Photo : Amadeus Bramsiepe, KIT)

Avec des invités issus de l'économie, de la science et de la politique, des représentants des ministères impliqués et du KIT ont symboliquement inauguré la nouvelle ligne de fabrication de cellules de batteries agiles en coupant un ruban à la Karlsruhe Research Factory. (de gauche à droite : Stefan Jung, BMBF ; Jürgen Fleischer, KIT ; Ronny Feuer, MWK ; Joachim Knebel, KIT) (Photo : Amadeus Bramsiepe, KIT)

Une fabrication de cellules de batterie – par exemple pour la mobilité électrique ou les outils électriques – afin de devenir plus flexible à l'avenir, des chercheurs de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) ont mis en place une fabrication agile de cellules de batterie. Sur la base d'une automatisation robotisée hautement flexible, ils ont atteint un degré de flexibilité qui n'était jusqu'à présent réalisable que dans la fabrication manuelle de cellules. Cela permet aux entreprises de s'adapter plus rapidement aux nouvelles technologies et aux marchés volatils, et peut renforcer la compétitivité de l'Allemagne en tant que site industriel. Le gouvernement fédéral et le Land ont financé la mise en place avec un total de près de 19 millions d'euros.

Selon le ministère fédéral de l'Économie et de la Protection du Climat, les cellules de batterie gagnent en importance en tant que stockeurs d'énergie polyvalents et efficaces. Elles sont notamment la force motrice derrière l'électrification progressive de la mobilité. Pour les entreprises manufacturières, cette technologie clé revêt une grande importance stratégique et économique. Actuellement, la demande est principalement satisfaite par une production de masse axée sur les coûts en Asie et en Amérique du Nord, ce qui a également des répercussions sur la construction de machines et d'installations. « Nous n'avons pas en Allemagne les conditions nécessaires pour être compétitifs dans la fabrication de masse purement axée sur les coûts de cellules et la construction de machines associée », déclare le professeur Jürgen Fleischer, directeur de l'Institut de production du wbk au KIT. « L'ouverture de la première fabrication agile de cellules de batterie au monde dans la usine de recherche de Karlsruhe montre comment nous pouvons nous différencier sur le marché mondial avec une production hautement flexible et efficiente en ressources, et cibler spécifiquement le segment premium à forte marge et les marchés de niche. »

Fabrication flexible et efficiente en ressources de cellules de batterie

Pour la fabrication de cellules de batterie, les chercheurs du KIT ont développé en collaboration avec la société Exyte des cellules robotisées spéciales. « Celles-ci représentent une innovation mondiale dans le domaine. Elles servent de chambres sèches locales, appelées aussi microenvironnements, pour protéger les matériaux de batterie sensibles à l'humidité », explique Fleischer. Par rapport aux chambres sèches conventionnelles, le volume d'espace à déshumidifier est nettement plus petit. Par conséquent, cette technologie offre un potentiel élevé d'économie d'énergie. Quatre de ces microenvironnements, avec leurs modules de processus associés, constituent la structure physique de la fabrication agile de cellules de batterie dans l'usine de recherche de Karlsruhe du wbk.

De plus, les participants au projet ont construit un « jumeau numérique », c'est-à-dire une représentation virtuelle du système de production. Ainsi, les chercheurs peuvent étudier par logiciel les effets d'échelle en multipliant les microenvironnements individuels et déterminer des paramètres de production tels que la taille optimale des lots. Cette simulation peut également être utilisée pour la planification de la production de la fabrication agile de cellules de batterie. L'installation réelle est connectée à une base de données afin de pouvoir ajuster et améliorer tous les processus à l'avenir via l'intelligence artificielle.

Collaboration étroite entre la science et l'industrie

Les chercheurs ont développé la fabrication de cellules de batterie dans le cadre du projet de recherche AgiloBat, en collaboration avec des fabricants de machines et d'installations à orientation PME. Ceux-ci doivent ainsi être en mesure d'offrir conjointement une technologie d'installation compétitive le long de toute la chaîne de processus. Le savoir-faire en matière de processus apporté par le KIT pour une technologie d'installation plus flexible et modulaire permet également aux entreprises participantes de fabriquer durablement des variantes de cellules de batterie de manière flexible en termes de ressources et automatisée, ainsi que d'expérimenter de nouveaux systèmes de matériaux par une fabrication proche de l'industrie avec de petites quantités de matériaux. L'infrastructure développée complète l'infrastructure de recherche en fabrication de cellules de batterie mise en place au KIT depuis 2011.

Plus d'informations sur AgiloBat

Dans le cadre du projet de recherche AgiloBat, des chercheurs de sept instituts du KIT collaborent avec des partenaires du Centre de recherche sur l'énergie solaire et l'hydrogène en Bade-Wurtemberg et de l'Institut Fraunhofer pour la technologie chimique. Parmi les acteurs du secteur des machines et des installations, on trouve également Coperion GmbH, SAUERESSIG Group, Schunk Group, Herrmann Ultraschalltechnik GmbH & Co. KG, Siemens AG, DEHOF ingenieur+technik et Exyte Technology GmbH.

Le ministère fédéral de l'Éducation et de la Recherche finance le projet à hauteur de 14,5 millions d'euros, et le ministère de la Science, de la Recherche et de l'Art du Bade-Wurtemberg à hauteur de 4,5 millions d'euros. (kla)