Vía rápida para la producción de celdas de batería

El futuro de la producción de baterías empieza aquí. En el Instituto de Investigación Fraunhofer para la producción de celdas de batería (FFB), los equipos desarrollan celdas de batería sostenibles desde el punto de vista económico y medioambiental. Siemens apoya a la FFB con tecnologías de producción y software innovadores.

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La primera fase del proyecto es el «FFB PreFab». En las afueras de Münster, varios equipos interdisciplinarios están trabajando con socios industriales y de proyectos para investigar cómo se pueden producir nuevas tecnologías de baterías en Alemania de manera más eficiente, sostenible, rentable y con la más alta calidad.

Como «fábrica de investigación», la FFB PreFab no solo reúne la ciencia, la teoría y la aplicación práctica, sino que también las promueve activamente. Los laboratorios y las líneas de producción ayudarán a optimizar los equipos, las tecnologías de digitalización y los diseños de células desde la escala piloto hasta la escala industrial, así como a mejorar los métodos y procesos de fabricación y, por último, pero no por ello menos importante, a formar a los especialistas que se necesitan con urgencia.

Producción escalable

El FFB PreFab permite una producción escalable de baterías desde la investigación hasta el industrial. Los sistemas flexibles y la planificación digital permiten probar y expandir rápidamente las nuevas tecnologías para una aceleración eficiente y una ampliación futura.

Integración de datos

La perfecta integración de datos en todos los sistemas garantiza la transparencia y la coherencia. Al vincular máquinas, procesos y herramientas digitales, la FFB PreFab crea una base de datos unificada para tomar mejores decisiones y mejorar continuamente.

Fabricación sostenible

La sostenibilidad es fundamental para la FFB PreFab, donde los procesos eficientes, el uso optimizado de los recursos y las soluciones digitales permiten una producción de baterías responsable con el medio ambiente y, al mismo tiempo, apoyan los objetivos climáticos y energéticos a largo plazo.

Fraunhofer Batteriewerk FFB Prefabricado

El Prefabricado de la FFB fue inaugurado oficialmente el 30 de abril de 2024 por representantes de Renania del Norte-Westfalia, el Gobierno Federal, la ciudad de Münster, la Fraunhofer-Gesellschaft y la dirección de la Fraunhofer FFB (de izquierda a derecha: Silke Krebs, Ina Brandes, Bettina Stark-Watzinger, Hendrik Wüst, Markus Lewe, el profesor Dr. Ing. Holger Hanselka, el profesor Dr. Achim Kampker, el profesor Dr. Jens Tübke y el profesor Dr. Simon Lux).

Dar forma a la transformación sostenible

La FFB PreFab tiene dos objetivos, que también son directrices importantes para Siemens en sus actividades empresariales corporativas: permitir la innovación y acelerar la transformación digital para un futuro sostenible. Las tecnologías de baterías y almacenamiento serán fundamentales para el éxito de la transición energética y del transporte y contribuirán de manera significativa al logro de los objetivos climáticos. Con sus conocimientos y décadas de experiencia, Siemens es una parte integral del ecosistema de creación de valor local en la electromovilidad.

Como socio de proyecto de Fraunhofer FFB, Siemens apoya la planta, basada en la plataforma empresarial digital abierta Siemens Xcelerator, con soluciones de software y hardware para los sistemas de automatización y producción de edificios y, sobre todo, un modelo de digitalización integral que mapeará digitalmente toda la fábrica de investigación, desde los equipos de automatización y control del edificio hasta las líneas de producción con todos los pasos del proceso.

Arquitectura de producción escalable y flexible

La profunda integración de la OT (tecnología operativa) y la TI (tecnología de la información) es un requisito previo esencial para investigar y optimizar una amplia variedad de tecnologías y materiales en condiciones reales y orientadas a la industria en el prefabricado de la FFB.

Esta integración de OT e TI permite integrar máquinas de diferentes fabricantes en un diseño de línea flexible y, mediante la estandarización de la automatización y las interfaces, crea las condiciones para la interoperabilidad de los sistemas, criterios importantes para un centro de producción de investigación en el que los escenarios de producción innovadores seguirán como de costumbre.

Soluciones para el Internet industrial de las cosas

Espacio para la innovación: el FFB PreFab alberga una planta completa de producción de celdas de batería para la producción de celdas en forma de bolsa y celdas prismáticas con fines de investigación a escala industrial.

Al implementar el sistema de ejecución de fabricación (MES) y la plataforma IIoT (Internet industrial de las cosas), Fraunhofer FFB es capaz de planificar, controlar, optimizar y escalar de forma flexible los procesos de producción. Con la plataforma de gestión de edificios Desigo CC Siemens automatizará, entre otras cosas, todo el edificio prefabricado FFB, incluidas las salas de limpieza y secado, que ocupan unos 1000 metros cuadrados. Un sistema de ejecución de fabricación (MES) de última generación y un sistema flexible de gestión de la producción reunirán los distintos procesos y datos y los pondrán a disposición de los equipos.

El sistema de gestión de la producción de baterías, basado en SIMATIC WinCC OA, es una plataforma de Internet de las cosas (IIoT) industrial que recopila datos a nivel de máquina y proceso y los pone a disposición de los sistemas de nivel superior, como las aplicaciones MES y de TI. La información del pedido se procesa en el MES Opcenter Execution de Siemens y se transfiere a las máquinas a través de la capa IIoT. Los datos de las máquinas y los sistemas están conectados en red mediante un modelo de información estandarizado, de modo que toda la información está disponible a lo largo de toda la cadena de valor. Los casos de uso y las bibliotecas específicos de la batería garantizan una ingeniería eficiente y estandarizada de las funciones.

La tecnología de las baterías es una tecnología clave del futuro. Con la FFB Prefab como una fábrica abierta de celdas de batería para la investigación y el desarrollo, estamos haciendo una importante contribución al avance de la producción de celdas de batería en Alemania. De esta manera, no solo abordamos la demanda de los mercados internacionales, sino que también ayudamos a establecer con éxito a Alemania y Europa como un importante centro tecnológico internacional a largo plazo.

El profesor Dr. Simon Lux, Director general, Fraunhofer FFB

Del FFB PreFab al FFB Fab

Según Markus Birkhan, director del sector de baterías de Siemens AG, el resultado será nada menos que una revolución en la producción de celdas de batería. «Junto con Fraunhofer FFB, queremos llevar la industria de las baterías en Alemania al siguiente nivel». Con esto, el experto se refiere a la capacidad que se puede ampliar rápidamente, a una calidad de producción óptima y a la reducción de los rechazos gracias a los procesos transparentes y a la capacidad de ampliar rápidamente tecnologías de baterías nuevas o alternativas.
La FFB PreFab es un paso importante hacia la construcción de la FFB Fab, que creará 20 000 metros cuadrados de espacio adicional de producción e investigación y permitirá la producción, la investigación y el desarrollo orientados a la industria en la gama de los gigavatios con tecnología de sistemas a gran escala industrial. Münster se convertirá así por fin en la «ciudad de las baterías» de Europa.

Proyecto de asociación para la producción integrada de baterías

Fraunhofer FFB y Siemens están impulsando la estandarización e integración de los procesos y sistemas del prefabricado de la FFB en otros proyectos. Los socios del proyecto están aclarando así cuestiones importantes en la investigación y el desarrollo, pero también en la producción de celdas de batería, por ejemplo, ¿cómo se pueden estandarizar los datos, las interfaces y la interacción en la producción de celdas de batería? ¿Cuáles son las ventajas de las tecnologías de vanguardia para el control de procesos y calidad? ¿Qué aspecto tendrá una plataforma de intercambio de datos flexible, escalable y segura para la implementación técnica de una estrategia de digitalización integral para el uso eficiente y sostenible de los datos de las baterías? Y por último, pero no por ello menos importante: ¿Cómo se pueden combinar los gemelos digitales del producto, los sistemas y el edificio para crear una imagen digital completa de toda la fábrica?

El prefabricado FFB alberga laboratorios y una planta completa de producción de celdas de batería con una innovadora tecnología de máquinas europea en unos 6.450 metros cuadrados de espacio de investigación.

Los modelos y optimizaciones basados en datos en la producción moderna solo son buenos en la medida en que la calidad de los datos subyacentes. Es necesaria una integración eficaz de los sistemas de TI y TO para garantizar una alta calidad de los datos en la producción de baterías. Los estándares de producción de baterías consistentes simplifican este proceso de integración y son esenciales para escalar hasta el nivel de las gigafábricas.

Arno Schmetz, Líder del grupo de adquisición y agregación de datos, Fraunhofer FFB

Experiencia para la producción de celdas de batería del mañana

Siemens apoya el proyecto FFB de Fraunhofer con estas soluciones y sistemas, entre otros:

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Planificación de fábricas y procesos

La simulación es un elemento clave de la estrategia de digitalización de FFB PreFab, ya que conecta la planificación, el desarrollo y la producción. Los modelos digitales de fábrica, línea y logística permiten la validación, la optimización y la reducción del riesgo anticipadas, lo que permite una fabricación de celdas de batería flexible, eficiente y escalable.

Reunión de desafíos de fabricación de baterías OpCenter-Siemens-SI

Sistema de ejecución de fabricación

La gestión de las operaciones de fabricación conecta la planificación, la ingeniería y la producción en tiempo real. Como núcleo del ecosistema digital prefabricado de FFB, permite operaciones transparentes y basadas en datos, una optimización continua y una fabricación escalable y de alta calidad de celdas de batería.

Plataforma IIoT

El control de supervisión y la adquisición de datos proporcionan una plataforma unificada para la monitorización, la visualización y el control en tiempo real en todo el FFB PreFab. Garantiza operaciones transparentes, un flujo de datos continuo y una toma de decisiones fiable, y contribuye a una producción de celdas de batería eficiente y escalable.

Desigo CC

En Fraunhofer FFB, Siemens utiliza Desigo CC para automatizar y gestionar toda la instalación prefabricada, incluidas las salas limpias y secas. La plataforma integra los sistemas del edificio, garantiza la transparencia operativa y apoya la producción eficiente, escalable y sostenible de celdas de batería.

Digital Infrastructure

Siemens ayuda a Fraunhofer FFB a construir la fábrica de baterías del futuro mediante la integración de los sistemas digitales de planificación, automatización, gestión de edificios y producción. Esta infraestructura conectada mejora la eficiencia, la sostenibilidad y la escalabilidad de la fabricación de celdas de batería.