Automobilindustrie: Herausforderungen in der Batteriemontage

In den vergangenen Jahren hat die Elektromobilität immer mehr an Bedeutung gewonnen. Auf einmal ist die Batteriemodul-Montage bei großen OEMs ein entscheidender Faktor. Diese bringt massive Herausforderungen in der Automatisierung von Fertigungsprozessen mit sich, die mit dem klassischen Rohbau nur wenig gemein haben. Wir haben uns dies von unseren Steuerungstechnik-Experten in der SCIO Gruppe genauer erklären lassen.

Die Kollegen am SCIO Standort Eching betreuen ein großes Automatisierungsprojekt für die Batteriemodul-Montage bei einem deutschen Automobilhersteller.

Was ist das Spannende an der Elektrifizierung im Vergleich zum Rohbau?
Nehmen wir als Beispiel die Batteriemodul-Montage. Diese steckte bis vor kurzem noch gänzlich in den Kinderschuhen. Niemand, auch nicht die OEMs selbst, wussten genau über die Herausforderungen Bescheid und welche Anforderungen an die Automatisierung der Anlagen gestellt werden müssen. Für uns alle war es zu Beginn Neuland. Gemeinsam mit dem Kunden sind wir jeden einzelnen Schritt in der Programmierung der Produktionslinie angegangen und haben ihn für diese neue Technologie angepasst. Im Vergleich zum Rohbau nehmen die Anlagen wesentlich weniger Platz ein, sind dafür in sich wesentlich komplexer. In jedem Prozessschritt spielt sich Großes auf kleinstem Raum ab.

Welche Herausforderungen bestehen in der Batteriemodul-Montage konkret?
In der Batteriemodul-Montage haben wir nur sehr geringe Toleranzen im Mikrobereich. Das bringt neue Herausforderungen bei der Programmierung der Anlagen mit sich.
Hinzukommt die geringe Durchlaufzeit von knapp vier Minuten - Innerhalb dieser müssen die Zellen alle miteinander verklebt und verschweißt werden. Dauert es länger, kann die Reinheit der Batterie nicht sichergestellt werden und sie wird unbrauchbar. Um die Qualität zu sichern, muss diese daher in jedem Arbeitsschritt geprüft und dokumentiert werden. Dazu zählen die Strom- und Spannungsmessung sowie die Überprüfung der Lackschichtdicke und Klebefestigkeit.

Zum Thema Ausschuss. Wie verhält es sich dabei?
Während der Programmierung und Inbetriebnahme der Anlagen wird regelmäßig Ausschuss produziert. Im Rohbau ist dies nicht sonderlich kostspielig, doch in der Batteriepackmontage wird es schnell teuer. Allein eine Batteriezelle hat einen Wert im oberen dreistelligen Bereich. Und hier sprechen wir von einer Zelle, von der mehrere in einem Pack verarbeitet werden. Viel Ausschuss summiert sich also recht schnell zu einer sehr hohen Summe, was natürlich vermieden werden soll. Auch gibt es kaum verfügbare Ressourcen, um neue Zellen nachzuliefern. Eine einmal zusammengeklebte Batterie kann auch nicht ohne weiteres wieder demontiert werden.

Wie sieht es mit den äußeren Bedingungen bei der Fertigung aus?
Für die Batteriemontage sind die äußeren Bedingungen entscheidend. Stimmt die Temperatur? Wie hoch ist die Luftfeuchtigkeit? Für das Rohmaterial wurde extra eine Kühlkette in die Anlagen integriert, um Transportwege kurz zu halten und die Reinheit der Materialien sicherzustellen. Auch müssen entsprechend starke Absauger montiert werden, um die Partikel aus der Luft zu filtern.

Wo stehen wir rückblickend heute in der Batteriemodul-Montage?
Die letzten Jahre waren ein stetiger Lernprozess für alle Beteiligten. Wir haben uns eine neue Expertise angeeignet, die in Zukunft immer mehr gefragt ist. Es gibt bisher nur wenige, die dieses Fachwissen mitbringen und Spezialisten sind immer gefragt.

Was sollte jemand mitbringen, der als Automatisierungsspezialist im Bereich der elektrischen Antriebsform arbeiten möchte?
Theoretisch bringt jeder Automatisierungsspezialist die Grundvoraussetzungen und das Grundsatzwissen mit. Wir sprechen hier jedoch von einer neuen Technologie, die noch nicht gänzlich ausgefeilt ist wie jetzt der klassische Rohbaubereich. Wer also die Herausforderung liebt, das technische Verständnis mitbringt und darüber hinaus kreativ ist, für den ist dieses Feld garantiert etwas.

Danke für das informative Gespräch!

Das Batteriemodul-Montage-Projekt:
Kunde: Automobilhersteller in Deutschland
Auftrag: Programmierung und Inbetriebnahme einer Batteriemontagelinie aus >10 automatischen Stationen mit Standard- und Portalrobotern.
Spezifikationen:

• - Vollautomatisches Transportsystem zwischen Zellen, Übergabestationen
• - Verschiedene Reinigungs- und Fügetechnologien für Batteriezellen, Aluminium, Stahl und Verbundwerkstoffe
• - Alle eingesetzten Technologien werden von externen Instituten verifiziert und falsifiziert, um sicherzustellen, dass der Prozess und das Produkt innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegen
• - Abnahme nach Spezifikation mit zusätzlichem Stand-by und Optimierung aller Technologien inkl. Zykluszeitverkürzung