Intralogistik-Szenario Batterieproduktion: Im Spannungsfeld

Die Produktion von Speicherzellen rückt zunehmend in den Fokus der produzierenden Industrie – doch das Intralogistik-Szenario Batterieproduktion ist hochanspruchsvoll. Wie Hardware und Software im Zusammenspiel Lösungen schaffen, zeigen SEW-Eurodrive und SYNAOS.

Die Lithium-Ionen-Batterie ist ein Superstar der Energiewende.  
Ohne sie keine alltagstaugliche Elektromobilität. Ohne sie keine Verkehrswende. Ohne sie keine Abkehr von Diesel- und Benzinmotoren in Autos, Schiffen, Flugzeugen, Industrieanlagen oder Kettensägen.  

Nun haben es Superstars so an sich, die Menschen um sie herum mit allerlei Eigenheiten, Allüren und Sonderwünschen geschäftig zu halten.  

Die Lithium-Ionen-Batterie ist hier keine Ausnahme. Zumindest wenn es um die Art und Weise geht, wie Batteriezellen produziert werden.  

Die Lithium-Ionen-Batterie: Eine Produktionsdiva  

So bestehen leistungsstarke Lithium-Ionen-Batterien etwa für Elektroantriebe auf einem konstant trockenen, nicht zu warmen Raumklima. Denn ihr Energiereichtum macht die Materialien extrem empfindlich für Staubpartikel, Hitze und Luftfeuchtigkeit.  

Zum Vergleich: Während in der durchschnittlichen deutschen Wohnstube zwischen 40 und 60 Prozent Luftfeuchtigkeit herrschen, sind es in Batteriefabriken ungefähr 0,04 Prozent bei konstanten 20 Grad Celsius Raumtemperatur¹.  

Hinzu kommt, dass die Komponenten einer Batteriezelle überaus empfindlich auf Erschütterungen, Stöße, Vibrationen und elektrostatische Entladung reagieren. In Lithium-Ionen-Batterien befindet sich beispielsweise brennbarer Elektrolyt, der bei Stürzen oder Kollisionen explosionsartige Brände verursachen kann. Elektrostatische Entladungen können zu irreparablen Materialschäden führen.  

Batterieproduktion: Wachstumsmarkt im Spannungsfeld  

Aller Explosionsgefahr zum Trotz ist die Batterieproduktion in Europa eine Boombranche.  

Das liegt allerdings daran, dass Europa Nachzügler, und nicht Vorreiter ist. Bisher haben asiatische Firmen die globale Batterieproduktion dominiert. Massive Investitionen der westlichen Automobil- und Mobilitätsbranche sollen genau das ändern.  

Allein in Nordamerika und Europa sind aktuell 80 batterienproduzierende Gigafactories geplant – oder bereits am Netz. Analysten der Managementberatung McKinsey gehen davon aus, dass bis 2030 weltweit 150 neue Gigafabriken benötigt werden, um den globalen Bedarf an Elektromobilität zu decken².  

Hohe Ansprüche an die Intralogistik  

Die Produktion von Batteriezellen ist also extrem relevant, sehr komplex und hochsensibel. Dadurch stehen die Fertigungsindustrie und die Intralogistik vor zahlreichen Herausforderungen.  

„Hinsichtlich der Intralogistik ist die Batterieproduktion ähnlich anspruchsvoll wie die Pharmaindustrie, denken wir nur an die Reinraumanforderungen. Zudem stellen diese Industriezweige hohe Ansprüche an die Digitalisierung der Fertigung und das Zusammenspiel von Informationsprozessen“, erläutert Steffen Strickrodt, Vice President Customer Success bei SYNAOS.  

„Oftmals gleichen klassische Produktionsstätten sauberen, aufgeräumten Werkstätten. Im Vergleich dazu müssen wir uns Batteriefabriken eher wie Operationssäle vorstellen: klinisch rein, steril, fast aseptisch. Weil die Endprodukte hochkomplex sind“, so Strickrodt weiter, „müssen die Abläufe sehr präzise, schnell und dabei ruckelfrei erfolgen.

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Roboter rauchen und stolpern nich

In Batteriefabriken existiert ein Intralogistik-Szenario, das für Menschen besonders anspruchsvoll ist. Was den Einsatz von Robotern und Fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) nicht nur hinsichtlich Effizienz wirtschaftlich attraktiv, sondern mit Blick auf Fehleranfälligkeit und Produktsicherheit so gut wie alternativlos macht. In der Batterieproduktion sind FTF unentbehrliche Helfer.  

Es mag banal klingen: Aber Roboter rauchen nicht, pusten nicht unabsichtlich schädliche Partikel in die Luft. Roboter stolpern nicht, frieren nicht, brechen sich beim Tragen von 800kg schwerem Kathodenmaterial nicht den Rücken.  

„Die Tragfähigkeit, Robustheit und Zuverlässigkeit von FTF macht sie zu unentbehrlichen Helfern in der Batterieproduktion. Unsere Partner bei SEW-Eurodrive beschäftigen sich seit Jahren damit, wie man für die Anforderungen der Intralogistik in der Batterieproduktion spezialisierte FTF baut. Wir arbeiten im Rahmen von Großprojekten sehr erfolgreich zusammen und sind immer wieder beeindruckt von der Hardware, die SEW-Eurodrive entwickelt und vermarktet“, so Strickrodt.

SEW-Eurodrive und SYNAOS: Spezialisierte Hardware, adaptive Software

„Unsere speziell für die Batterieproduktion entwickelten FTF haben einen Aufbau aus Edelstahl. Sie sind für den Einsatz in Reinraumapplikationen der Klasse ISO 6 vorgesehen. Das ermöglicht zum Beispiel kontrollierte Ein- und Ausschleuseprozesse zwischen Weiß- und Graubereichen in der Batterieproduktion“, erläutert Daniel Geider, Industry Segment & Account Manager bei SEW-Eurodrive.

Er fährt fort: „Die Art und Weise, wie Lithium-Ionen-Batteriezellen hergestellt werden, unterliegt einem stetigen Wandel. Einige Prozessschritte verwenden dabei hoch-innovative Verfahren. Gerade deshalb ist jedes Kundenprojekt individuell und erfordert teilweise neue Lösungswege. Mit dem modularen Automatisierungsbaukasten Movi-C und den Maxolution-Systemlösungen können wir flexibel auf alle Anforderungen der Batteriezellproduktion reagieren, Fertigungsprozesse sowie Materialhandling und -transport automatisieren.“

Lionel Roche, MAXOLUTION® System Solutions – Vertrieb Mobile Assistenzsysteme, ergänzt: „Die mobilen Assistenzsysteme von SEW-Eurodrive können verschiedenste Fertigungsbereiche einer Batteriefabrik nahtlos verbinden und Lasten über 1.000 kg zwischen Fahrzeugen in der geforderten Präzision übergeben. In einem der größten Batteriewerke Europas haben wir in der ersten Ausbaustufe 42 Fahrerlose Transportfahrzeuge unterschiedlicher Bauart im Einsatz. Die längste dabei zurückgelegte Strecke beträgt 345 Meter, einschließlich einer Aufzugfahrt.“

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Zukunftsfähigkeit durch Skalierbarkeit

„Je komplexer die Aufgaben werden, desto bedeutender wird das Zusammenspiel von Hard- und Software – und dessen Skalierbarkeit“, erläutert Steffen Strickrodt.  

In einer gemeinsamen Lösung von SEW-Eurodrive und dem norwegischen Maschinenbauer Tronrud Engineering kommt die Intralogistics Management Platform von SYNAOS als zentrale Leitsteuerung zum Einsatz. Die Softwarelösung orchestriert die Intralogistik in der anspruchsvollen Produktionsumgebung und dirigiert die mobilen Roboter über die standardisierte, interoperable Kommunikationsschnittstelle VDA 5050. „Hinsichtlich der Konfiguration und Beschaffenheit von Batterien existieren bisher keine klaren Schwerpunkte oder dominante Standards. Dadurch müssen sich Fahrzeug- und Batteriehersteller flexibel aufstellen. Intralogistiksysteme spielen hier eine besondere Rolle, denn sie müssen eine flexible Fertigung befähigen“, erläutert Strickrodt.  

„Die ertragreiche Zusammenarbeit zwischen SYNAOS und SEW-Eurodrive ist ein Beispiel dafür, dass Hardwarehersteller und Softwareanbieter vor allem nach einem suchen müssen – dem größten Nutzen für ihre gemeinsamen Kunden.“  

Das sieht auch Lionel Roche von SEW-Eurodrive so: „Die Batterieproduktion ist ein wichtiger Wachstumsmarkt. Und eine große Herausforderung, die besondere Lösungen erfordert, die sich auch in anderen Applikationen skalieren lassen. Wir freuen uns darauf, mit SYNAOS auch bei weiteren Projekten partnerschaftlich zusammenzuarbeiten.”