TU BRAUNSCHWEIG

DaLion 4.0 – Data-Mining als Basis cyber-physische Systeme in der Produktion von Lithium-Ionen Batteriezellen

Ausgangslage

Eine wettbewerbsfähige Batteriezellfertigung ist für den Erfolg der Elektromobilität und dem Wirtschaftsstandort Deutschland von höchster Wichtigkeit. Die Batteriezellproduktion ist ein komplexes Produktionssystem charakterisiert durch spezialisierte Produktionsprozesse, zugehörige Peripherie und einer aufwendigen technischen Gebäudeausrüstung (TGA) zur Gewährleistung definierter Umgebungsbedingungen sowie vielfältigen wechselwirkenden Einflussparametern. Die produzierten Batteriezellen müssen verschiedensten Zielkriterien genügen, u.a.  bzgl.  definierter Produkteigenschaften (z.B.  Energie-  und Leistungsdichte, Lebensdauer, Sicherheit) und Zielgrößen der Produktion (Qualität, Kosten, Zeit und Umwelt). Die Komplexität des Produktionssystems und die unterschiedlichen Reifegrade der eingesetzten Technologien führen dazu, dass die wechselseitigen Beziehungen aus Prozess- und sonstigen Einflussparametern und den resultierenden Produkteigenschaften derzeit nur in Teilbereichen bekannt bzw. nicht ausreichend in für Planung und Betrieb einer Batteriezellproduktion beschrieben sind. Hiermit können weitergehende Potentiale zur Realisierung einer wirtschaftlich wettbewerbsfähigen Herstellung von Lithium-Ionen-Batteriezellen mit international konkurrenzfähiger Performance nur mit hohen Risiken erschlossen werden.

Zielsetzung und Vorgehensweise

Mit dem Projekt „DaLion - Data Mining in der Lithium Ionen Batteriezellproduktion“ (von 12/2015 -12/2018 gefördert vom BMWi) wurden mit einem Forschungskonsortium der BatteryLab Factory (BLB) der Technischen Universität Braunschweig wesentliche Arbeiten in Richtung größerer Transparenz bzgl. Einflussfaktoren in der Batteriezellproduktion durchgeführt. Auf Basis neuartiger Ansätze zur Aufnahme und Verarbeitung von Produktions- und (Zwischen-)Produktdaten wurde eine prozess-übergreifende Datenbasis (Data Warehouse) geschaffen. Eine systematische Datenanalyse (Data Mining) erlaubt die Wissensgenerierung aus großen Datenmengen und somit weitere Schritte in Richtung der Identifikation und Modellierung von Wechselwirkungen zwischen Prozessparametern und Produkteigenschaften.

Aufbauend auf das Projekt DaLion schließt sich das Nachfolgeprojekt „DaLion 4.0 - Data-Mining als Basis cyber-physische Systeme in der Produktion von Lithium-Ionen Batteriezellen“ an. Der übergreifende Ansatz zielt auf die Abbildung der Batteriezellproduktion in cyber-physischen Systemen ab (DaLion 4.0). Cyber-physische Systeme sind ein zentraler Ansatz von Industrie 4.0. Gemeint ist hier die Verknüpfung effizient und kontinuierlich aufgenommener Daten mit geeigneten virtuellen Modellen, die als Basis für die Planung und vor allem Regelung der Produktionsprozesse dienen. Damit lassen sich Batteriezellen hinsichtlich verschiedener Kriterien optimieren, sodass z.B. Hochleistungszellen, „grüne“ Zellen oder „günstige“ Zellen realisiert werden können.

Projektpartner

  • Institut für Partikeltechnik (iPAT), TU Braunschweig
  • Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik, TU Braunschweig
  • Institut für Füge- und Schweißtechnik (ifs), TU Braunschweig
  • Institut für Energie- und Systemverfahrenstechnik (InES), TU Braunschweig
  • Institut für Hochspannungstechnik und Elektrische Energieanlagen (elenia), TU Braunschweig
  • Institut für Ökologische und Nachhaltige Chemie (IÖNC), TU Braunschweig
  • Fluid Measurements & Projects GmbH 
  • Coperion GmbH 
  • ISRA VISION AG 
  • Manz AG 
  • BREDEX GmbH 
  • GPS Gesellschaft für Produktionssysteme GmbH 

Projektlaufzeit:

01/2019-12/2021

Ansprechpartner:

Artem Turetskyy, Jacob Wessel

Förderung:

Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi)


  last changed 15.04.2019
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