Lithiumbatteriemontage

Hier könnte es heiß werden!

Produktion von Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Lithium-Ionen-Zellen sind die aussichtsreichsten Kandidaten für die mobile Energieversorgung der Zukunft. Durch eine strategische Partnerschaft mit dem Berliner Ingenieurbüro Celono kann Ingenics nun Batteriemontagelinien für die Automobilindustrie realisieren.

1: Hoher Platzbedarf: Für den zunehmenden Bedarf an Lithiumbatterien werden große Fabrikhallen benötigt. (Foto: Celono)

Tendenz und Geschwindigkeit von Entwicklungen werden durch Markt- und Kundenvorgaben sowie politisch-gesellschaftliche Rahmenbedingungen bestimmt. Auf den Automobilbau trifft diese Aussage in besonderem Maße zu. Die durch den Gesetzgeber hoch gesteckten CO2-Ziele haben eine Dynamik im Bereich der Elektro- und Hybridfahrzeuge ausgelöst, die schnell an wirtschaftlicher Bedeutung gewinnt. Ein Effekt ist, dass die Hersteller am Design feilen und leichtere Materialien entwickeln. Entscheidend werden aber die Reichweite und Verfügbarkeit leistungsstarker Akkumulatoren sein, wobei Lithium-Ionen-Zellen die aussichtsreichsten Kandidaten für die mobile Energieversorgung der Zukunft sind. Während Ingenics bei den Themen Montageplanung, Logistik, Fertigungstechnologien und Projektmanagement auf die Expertise zahlreicher Berater bauen kann und selbst viele bedeutende Kundenkontakte hat, bringt Celono umfassendes Know-how zum Thema Lithium-Technologien mit. Hier wird speziell das Wissen des Automotive-Ingenieurs Dr. Thomas Forchert genannt. Er leitete bei Mercedes-Benz den Montageplanungsbereich „End of Line“ und sammelte dann in der Leitung von Kooperationsprojekten an der Standford University in Kalifornien, USA, internationale Erfahrung. 2009 gründete er in Berlin das Ingenieurbüro Celono.

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Brisante Zellen – ein Gefahrgut-Thema!
Produktionsanlagen für Lithium-Ionen-Zellen und Batterien werden jetzt im größeren Maßstab gebraucht, weil der Anteil an Elektro- und Hybridfahrzeugen zunimmt. Das Thema einer deutschen Zellen-Produktion ist auch deshalb akut, solange die Problematik des Transports von Zellen aus asiatischen Fabriken nach Deutschland, wo sie zu Batterien verbaut werden. Die Zellen sind international als Gefahrgut eingestuft, deshalb ist ihr Transport in größeren Chargen aktuell nicht gesichert. Dr. Forchert bringt eine umfassende Expertise für derlei Produktionsanlagen mit.

Die Montageanlagen bestehen aus vollautomatischen Fertigungsautomaten, manuellen Arbeitsstationen und roboterbasierten Linienabschnitten. (Foto: Celono)

Mit einer technisch-organisatorischen Lösung, die das zu erwartende Volumenwachstum ebenso berücksichtigt wie neueste Entwicklungen bei der Fabrikplanung und der Automatisierungstechnik sowie die Sicherheitstechnik bis hin zur Produktionssteuerung im Sinne von Industrie 4.0, ist Ingenics somit jederzeit in der Lage, Anfragen für den Aufbau von Batteriemontagelinien mit verlässlichen Angeboten und realistischen Szenarien zu beantworten.     pb


Fragen den Automotive-Ingenieur Dr. Thomas Forchert, Experte für Lithium-Ionen-Zellen-Produktionsanlagen

Dr. Forchert. (Foto: Celono)

Herr Dr. Forchert, worauf ist bei Produktionsanlagen für die Batteriemodulmontage besonders zu achten?
Es gibt wenige und zudem keine langjährigen Erfahrungen in der deutschen beziehungsweise westlichen Automobilindustrie oder den Zulieferern hinsichtlich der Ausgestaltung und Errichtung von Lithiumbatteriemontagewerken. Wesentliche Montageschritte wie das Greifen und sichere Bewegen von geladenen Batteriezellen müssen neu konstruiert und erprobt werden. Weiterhin ist der Umgang mit elektrischen Einzeldrahtleitungen sowie mit Hochvoltleitungen noch nicht vollautomatisch durch Robotik beherrschbar. Die menschlichen Sinne werden unterstützend benötigt. Die Lithium-Zellen sind jeweils bis zu zwei Kilogramm schwer. Lithium-Batterien, die aus bis zu 100 Zellen bestehen, kommen samt Gehäuse und Elektronik leicht auf Gewichte von 250 bis 300Kilogramm. Diese Gewichte müssen sicher automatisch bewegt werden, da eine mechanische Beschädigung einer Batterie zu einem Brand führen kann.

Wie ist das Thema Gefahrgut zu lösen?
Lithium-Zellen und Batterien sind gemäß UN-Richtlinie weltweit als Gefahrgut zu behandeln. Ein wesentlicher Grund ist eine immer vorhandene elektrische Minimalladung der Lithium-Zelle mit rund 20 Prozent. In der Batteriemontage werden üblicherweise Zellen jedoch mit 60 Prozent elektrischer Ladung verwendet. Eine mechanische Beschädigung oder ein durch fehlerhafte Prozesse ausgelöster Kurzschluss können die elektrische Ladung in kurzer Zeit freisetzen. Dies kann zum Brand der Batterie im Montageprozess führen. Diese Brandgefahr und die Anforderung des Umgangs mit Gefahrgut erfordern erhöhte Aufwendung im baulichen und anlagenseitigen Brandschutz. Er wird über zusätzliche Wände zwischen den Fertigungsabschnitten und spezielle Löschsysteme sichergestellt. Mit der Kenntnis über die Anwendung des neuen, speziell auf die Lithiumtechnologie zugeschnittenen und zertifizierten Feststofflöschmittels Extover und der zugehörigen Ausbringungstechnik verfügt das Ingenieurbüro Celono über ein Alleinstellungsmerkmal für die Beherrschung der Brandgefahren. Diese Feststofflöschtechnik ist kosteneffizient in die Anlagenlinien integrierbar. Die von Löschsystemen, welche mit CO2 arbeiten, ausgehenden Gefahren für die Mitarbeiter beziehungsweise die Notwendigkeit der schnellen Evakuierung im Brandfall werden so vollständig vermieden.

Wie sehen die Fertigungslinien aus, und wie hoch ist der Automatisierungsgrad?
Die Anlagen bestehen je nach geforderter Stückzahl aus vollautomatischen Fertigungsautomaten, aus manuellen Arbeitsstationen und roboterbestimmten Linienabschnitten. Für die zunehmenden Stückzahlbedarfe für Lithiumbatterien der Automobilindustrie werden Fabrikhallen benötigt, die schnell mehrere tausend Quadratmeter umfassen können. Ingenics hat gemeinsam mit dem Kompetenzpartner Ingenieurbüro Celono entsprechende Lösungen für die automatisierte Batteriemontage erarbeitet und setzt diese in ersten Planungsprojekten um.


Über Ingenics
Die Ingenics AG ist ein Beratungsunternehmen mit den Geschäftsfeldern Fabrik- und Produktionsplanung, Logistikplanung, Effizienzsteigerung Produktion sowie Effizienzsteigerung Office. Zu den Kunden gehören namhafte Unternehmen deutschland- und europaweit. Ingenics ist auch Partner für die Planung und Realisierung weltweiter Produktionsstandorte, etwa in Indien, China, den USA und Osteuropa. Derzeit beschäftigt Ingenics 408 Mitarbeiter unterschiedlichster Ausbildungsdisziplinen. In gut 35 Jahren hat das Unternehmen mehr als 5.100 Projekte durchgeführt. Ingenics begleitet Kunden von der Projektkonzeption bis zur praktischen Umsetzung der Pläne.

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