Minister van Economische Zaken Hoffmeister-Kraut in het Centrum voor Geautomatiseerde Batterijcelproductie

Ministerin Hoffmeister-Kraut aan de verbonden rol-naar-rol-beschichtingsmachine. (Bron: Fraunhofer IPA, Foto: Rainer Bez)

IPA-expert Dirk Schlenker legt uit over de automatisering en digitalisering van de batterijcelmontage. (Bron: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez)

De auto-industrie staat voor een grote verandering: de elektromotor vervangt de verbrandingsmotor, de computer neemt steeds meer de controle over, en carsharing wordt populair. Daarnaast brengt Industrie 4.0 een geheel nieuwe strategie in de fabrieken. Er zijn enorme inspanningen nodig om de transitie te realiseren. De minister van Economie van Baden-Württemberg, Nicole Hoffmeister-Kraut, heeft daarom een beeld gevormd van de stand van de techniek in het land. Samen met journalisten bezocht ze verschillende onderzoeksinstellingen en bedrijven. De reis leidde haar eerst naar het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, waar het gaat om de gedigitaliseerde productie van batterijcellen.

„Voor de toekomst van elektrisch vervoer zal de batterijtechnologie een uitermate belangrijke rol spelen“, aldus de minister van Economie, Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut, over het kernonderdeel van elektrisch vervoer – de batterij. Haar belang is vergelijkbaar met dat van de motor in een gewone auto. „Ongeveer 38 procent van de kosten van een elektrische auto bestaat uit de batterij“, zei IPA-directeur Prof. Thomas Bauernhansl. Maar de markt voor deze component wordt momenteel grotendeels gedomineerd door Aziatische fabrikanten. Bauernhansl waarschuwde daarom voor afhankelijkheid. Europeanen hebben zich voorgenomen om tot 2030 ongeveer een derde van de benodigde batterijen zelf te produceren, maar om te kunnen concurreren met de Aziatische concurrentie, moeten ze de productiekosten verlagen.

„In digitalisering zien wij een grote hefboom om de concurrentiekracht te vergroten“, zei Reiko Stutz, algemeen directeur Strategic Projects bij VARTA. Het bedrijf werkt daarom al jaren samen met het IPA, dat over brede ervaring op dit gebied beschikt. Nog positiever over de situatie is de directeur Energie van het IPA, Joachim Montnacher: „Door de strikte digitalisering van de productieprocessen en resource-efficiënte productie heeft Baden-Württemberg het potentieel om wereldwijd een leidende rol te spelen in de productie van batterijcellen, zowel ecologisch als economisch.“ Concreet kunnen volgens de directeur van het instituut, Bauernhansl, met digitalisering 10 tot 15 procent van de productiekosten worden bespaard. Vooral op het gebied van kwaliteit bestaan momenteel tekortkomingen. Omdat de batterijcellen pas aan het einde van het productieproces worden getest, gaat telkens een hele lading verloren als er ergens in het proces een fout is opgetreden. De afvalpercentage ligt daarom tussen de 5 en 10 procent. Het IPA werkt eraan om de afzonderlijke stappen te monitoren met sensoren en de verzamelde gegevens centraal te beheren. Zo moet de kwaliteit worden verbeterd en tegelijkertijd het afval worden verminderd.

Hoe dat er precies uitziet, kreeg de minister duidelijk te zien in het Centrum voor Gedigitaliseerde Batterijcelproductie. Daar is bijvoorbeeld een machine voor het coaten van elektroden, die continu gegevens verzamelt en de kwaliteit van haar werk zelf bewaakt. Een andere installatie gaat nieuwe wegen bij het coaten. In plaats van een pasta op een substraat, bijvoorbeeld een aluminiumfolie, aan te brengen, gebruikt ze poeder. Het voordeel van de innovatieve droge coating met behulp van elektrostatica: er zijn geen oplosmiddelen nodig die schadelijk voor de gezondheid zijn en die op een uitgebreide manier moeten worden gedroogd. Dit maakt de hele installatie veel compacter. En „je bespaart ongeveer 50 procent energie“, zegt de verantwoordelijke IPA-expert Inga Landwehr.

Tot slot moest de minister overschoenen aantrekken om geen vuil in de cleanroom te brengen. Hier kreeg ze onder andere een slimme werkstukdrager te zien, die de halfafgewerkte batterijcellen van de ene machine naar de andere brengt. De truc: de drager bewaakt met zijn sensoren niet alleen de kwaliteit van de individuele cellen, maar verzamelt ook gegevens over de omgevingsomstandigheden en stuurt deze naar de cloud. Zo kan precies worden gevolgd waar zich welke cel bevindt, in welke toestand en onder welke omgevingsomstandigheden. Alleen al deze drager kan helpen om de afvalpercentage aanzienlijk te verminderen. „Naast onderzoek en ontwikkeling is het voor de locatie Baden-Württemberg van cruciaal belang dat de overdracht van onderzoeksresultaten naar de industrie slaagt“, benadrukt Hoffmeister-Kraut.