Prima produzione di celle batteria agile al mondo aperta

Pilotlinie di una produzione di celle batteria agile e modulare nella Karlsruher Forschungsfabrik. (Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT)

Con ospiti provenienti dal mondo dell'economia, della scienza e della politica, i rappresentanti dei ministeri coinvolti e del KIT hanno simbolicamente inaugurato, tagliando un nastro, la nuova linea di produzione di celle batteria agile presso il laboratorio di ricerca di Karlsruhe. (da sinistra a destra: Stefan Jung, BMBF; Jürgen Fleischer, KIT; Ronny Feuer, MWK; Joachim Knebel, KIT) (Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT)

Una cella batterica – ad esempio per la mobilità elettrica o gli utensili elettrici – per poter essere prodotta in modo più flessibile in futuro, ricercatori dell'Istituto di Tecnologia di Karlsruhe (KIT) hanno sviluppato una produzione agile di celle batteriche. Basandosi su un'automazione robotica altamente flessibile, hanno raggiunto un livello di flessibilità che finora era realizzabile solo nella produzione manuale di celle. Ciò consente alle aziende di adattarsi più rapidamente alle nuove tecnologie e ai mercati volatili e può rafforzare la competitività della Germania come polo industriale. Il governo federale e quello del Land hanno finanziato questa infrastruttura con circa 19 milioni di euro.

Secondo il Ministero federale dell'Economia e della Protezione del Clima, le celle batteriche stanno acquisendo sempre più importanza come accumulatori di energia versatili ed efficienti. Sono, ad esempio, la forza trainante dietro la progressiva elettrificazione della mobilità. Per le aziende produttrici, questa tecnologia chiave ha un'importanza strategica ed economica elevata. Attualmente, la domanda è principalmente coperta dalla produzione di massa a costi contenuti in Asia e Nord America, il che influisce anche sul settore delle macchine e degli impianti. "In Germania non abbiamo le condizioni per essere competitivi nella produzione di massa di celle e delle relative macchine, basata esclusivamente sui costi", afferma il professor Jürgen Fleischer, direttore dell'Istituto di Produzione del KIT. "L'apertura della prima produzione agile di celle batteriche al mondo nella fabbrica di ricerca di Karlsruhe dimostra come possiamo differenziarci dal mercato mondiale con una produzione altamente flessibile ed efficiente in termini di risorse, indirizzando specificamente il segmento premium ad alto margine e i mercati di nicchia."

Produzione flessibile ed efficiente di celle batteriche in risorse

Per la produzione di celle batteriche, i ricercatori del KIT hanno sviluppato insieme all'azienda Exyte celle robotiche speciali. "Queste rappresentano un'innovazione mondiale nel settore. Servono come ambienti asciutti locali, chiamati anche microambienti, per proteggere i materiali delle batterie sensibili all'umidità", spiega Fleischer. Rispetto alle camere di asciugatura convenzionali, il volume di spazio da deumidificare è notevolmente più piccolo. Pertanto, questa tecnologia offre un potenziale di risparmio energetico particolarmente elevato. Quattro di questi microambienti, con i relativi moduli di processo, costituiscono la struttura fisica della produzione agile di celle batteriche nella fabbrica di ricerca di Karlsruhe del wbk.

Inoltre, i partecipanti al progetto hanno creato un "gemello digitale", ovvero una replica virtuale del sistema di produzione. In questo modo, ricercatori e ricercatrici possono analizzare tramite software gli effetti di scala derivanti dalla moltiplicazione di singoli microambienti e determinare grandezze produttive come, ad esempio, la dimensione ottimale del lotto. Questa simulazione può essere utilizzata anche per la pianificazione della produzione della produzione agile di celle batteriche. L'impianto reale è collegato a un database, in modo da poter adattare e migliorare tutti i processi in futuro tramite intelligenza artificiale.

stretta collaborazione tra scienza e industria

La produzione di celle batteriche è stata sviluppata dai ricercatori nel progetto di ricerca AgiloBat, in collaborazione con aziende di medie dimensioni del settore delle macchine e degli impianti. Queste devono essere in grado di offrire tecnologie di impianto competitive lungo tutta la catena di processo. La conoscenza dei processi fornita dal KIT per una tecnologia di impianto più flessibile e modulare permette alle aziende coinvolte di produrre in modo sostenibile celle batteriche varianti, in modo flessibile, efficiente in risorse e automatizzato, oltre a sperimentare nuovi sistemi di materiali tramite una produzione industriale di piccole quantità. L'infrastruttura sviluppata integra le infrastrutture di ricerca nel settore della produzione di celle batteriche avviate dal KIT dal 2011.

Ulteriori informazioni su AgiloBat

Nel progetto di ricerca AgiloBat, ricercatori di sette istituti del KIT collaborano con partner del Centro per l'Energia Solare e l'Idrogeno del Baden-Württemberg e con l'Istituto Fraunhofer per la Tecnologia Chimica. Sono inoltre coinvolte aziende del settore delle macchine e degli impianti come Coperion GmbH, SAUERESSIG Group, Schunk Group, Herrmann Ultraschalltechnik GmbH & Co. KG, Siemens AG, DEHOF ingenieur+technik e Exyte Technology GmbH.

Il Ministero federale dell'Istruzione e della Ricerca finanzia il progetto con 14,5 milioni di euro, mentre il Ministero dell'Università, della Ricerca e dell'Arte del Baden-Württemberg con 4,5 milioni di euro. (kla)