Digitale Infrastrukturen für Produktions- und Forschungsdaten

Im Arbeitsgebiet »Digitale Infrastrukturen für Produktions- und Forschungsdaten« konzentrieren wir uns auf die Entwicklung und Implementierung von Hardware- und Softwarelösungen. Unser Ziel ist es, Produktions- und Forschungsdaten über den gesamten Lebenszyklus einer Batterie, zu erfassen und sinnvoll zu verknüpfen. Dafür integrieren wir unsere Prozess- und Simulationsdaten in einen zentralen Datenraum.

Wir entwickeln Schnittstellen für Messgeräte, Sensoren und Simulationswerkzeuge, standardisieren Messverfahren und automatisieren die Dokumentation von Prozessen. Zudem entwerfen wir datengestützte Formierungs- und Alterungsmodelle, digitalisieren Methoden und Prozesse und setzen innovative Sensorik ein, beispielsweise entlang der Produktionslinie. Die erfassten Informationen, z.B, aus Formier- und Betriebsdaten stehen uns in umfangreichen Datenbanken für weitere Analysen zur Verfügung.

Für die Umsetzung eines Smart Manufacturing entwickeln wir Lösungen für Echtzeit-Visualisierung und automatisierte Datenverarbeitung, um die Überwachung von Maschinen und Komponenten in verknüpften Produktionssequenzen zu optimieren. Darüber hinaus ist es unser Ziel, Batterien über ihren gesamten Lebenszyklus - von der Produktion über den Betrieb bis hin zur 2nd-Life-Qualifizierung - mit aussagekräftigen FuE-Daten zu versehen. Auf Basis dieser Daten leiten wir für unsere Kunden optimierte Produktions- und Betriebsstrategien ab.

Digitalisierung von Produktionsanlagen

Digitalisierung von Produktionsanalagen
© iStock.com / SweetBunFactory, Overlay: Kittiphat - stock.adobe.com
Wir überwachen alle Daten und Parameter und verknüpfen sie über die Produktionsschritte hinweg.

Mit unseren Produktionsanlagen bilden wir von der Materialsynthese und -veredelung bis zur Zellherstellung einen Großteil der Batteriewertschöpfung ab. Alle Daten und Parameter der Produktionsanlagen sowie Formierdaten einschließlich der Umgebungsparameter kommunizieren mit unserem zentralen Datenmanagement. In einem Prozessmodell bilden wir dabei die Prozesskette inklusive aller Input- und Output-Parameter vollständig ab und sind somit dazu in der Lage, spätere Verhaltensmuster der Batterien auf einzelne Variablen im Produktionsprozess zurückzuführen. Eine vorherige, individualisierte Aufbereitung und Nachbearbeitung aller Daten erlauben eine effiziente Speicherung relevanter Anlagen- und Prozessparameter.

Unsere FuE-Leistungen umfassen:

  • Erstellung von (standardisierten) Systemlösungen (Protokolle, Cloudnutzung) für effizientes Schnittstellenmanagement
  • Identifizierung und Analyse komplexer Ursache-Wirkungs-Beziehungen
  • Bereitstellung und Analyse von Anlagen- und Prozessparametern
  • Automatisierte Erstellung von individualisierbaren Prüfberichten
  • Entwicklung Operator-freundlicher Interfaces für den Anlagenbetrieb und die Qualitätskontrolle

Energiemanagement für Produktionsinfrastrukturen

Energiemanagement für Produktionsinfrastrukturen
© Fraunhofer ISE
Wir überwachen energieintensive Fertigungsschritte und forschen an der Optimierung ihrer Energiebilanz.

Neben unseren vernetzten Produktionsanlagen wird die dazugehörige Infrastruktur ebenso digital überwacht. Dazu zählen zwei Trockenräume (bis -30 °C bzw. -55 °C Taupunkt) und ein Minienvironment (-65 °C Taupunkt). Sowohl in den Räumen als auch in den dazugehörigen Klimatisierungs- und Entfeuchtungsaggregaten können Volumenströme, Temperaturen, Luftfeuchte und Partikelemissionen gemessen werden. Eine umfassende Datenerhebung an der Fertigungsinfrastruktur und die Integration in das Smart Manufacturing-Konzept ist die Basis zur Etablierung innovativer Betriebsstrategien, durch welche die Energieeffizienz erhöht, Kosten eingespart, und die Produktqualität optimiert werden können.

Unsere FuE-Leistungen umfassen:

  • Identifizierung und Analyse von Abhängigkeiten zwischen Atmosphäreneigenschaften und Material- und Produktparametern
  • Energiebilanzierung und Energieflussmonitoring von Entfeuchtungsanlagen und Trockenräumen
  • Datenmonitoring komplexer TGA sowie Datenanalytik für kosten- und qualitätsoptimierte Betriebsstrategien

FuE-Infrastruktur

Für unsere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten steht uns am Fraunhofer ISE diese Infrastruktur zur Verfügung:

 

Zentrum für elektrische Energiespeicher

Von neuartigen Materialien und Produktionstechnologien für Batteriezellen über den Batteriesystemaufbau und Sicherheitsprüfungen bis hin zur Integration – das »Zentrum für elektrische Energiespeicher« bietet eine einzigartige Forschungsinfrastruktur entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Batterien.

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

BatterieDigital_real

Pilotprojekt zum Fraunhofer Forschungsdatenraum

 

SAMBA

Scanning Acoustic Microscopy-basierte Batterie-Analyse

 

Quaze

Optisches Prüfverfahren zur Qualitätsbestimmung von Batteriezellen