Carril rápido para la producción de celdas de batería

El futuro de la producción de baterías comienza aquí. En la Institución de Investigación Fraunhofer para la Producción de Celdas de Batería FFB, los equipos desarrollan celdas de batería económica y ambientalmente sostenibles. Siemens apoya a 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 de la industria y del proyecto 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 una “fábrica de investigación”, el FFB PreFab no solo une 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 celulares desde la escala piloto hasta la escala industrial, así como a mejorar los métodos y procesos de fabricación y, por último, pero no menos importante, capacitar a los especialistas que se necesitan con urgencia.

Producción escalable

FFB PreFab permite la producción escalable de baterías desde la investigación hasta el nivel industrial. Los sistemas flexibles y la planificación digital permiten pruebas rápidas y la expansión de nuevas tecnologías para un aumento eficiente y escalado futuro.

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, FFB PreFab construye una base de datos unificada para mejores decisiones y mejora continua.

Fabricación sostenible

La Sustainability es fundamental para el FFB PreFab, donde los procesos eficientes, el uso optimizado de recursos y las soluciones digitales permiten una producción de baterías ambientalmente responsable al tiempo que respalda los objetivos climáticos y energéticos a largo plazo.

El PreFab 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 Fraunhofer FFB (de izquierda a derecha: Silke Krebs, Ina Brandes, Bettina Stark-Watzinger, Hendrik Wüst, Markus Lewe, Prof. Dr.-El señor. Holger Hanselka, Prof. Dr. Achim Kampker, Prof. Dr. Jens Tübke y Prof. Dr. Simon Lux).

Dar forma a la transformación sostenible

El FFB PreFab tiene dos objetivos, que también son pautas importantes para Siemens en sus actividades empresariales corporativas: permitir la innovación y acelerar la transformación digital para un futuro sostenible. Las tecnologías de batería y almacenamiento serán fundamentales para el éxito de la transición de energía y transporte y harán una contribución significativa al logro de los objetivos climáticos. Con su experiencia y décadas de experiencia, Siemens es una parte integral del ecosystem de creación de valor local en electromovilidad.

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

Arquitectura de producción escalable y flexible

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

Esta integración de OT y TI permite que máquinas de diferentes fabricantes se integren en un diseño de línea flexible y, a través de la estandarización de la automatización y las interfaces, crea las condiciones para la interoperabilidad de los sistemas, criterios importantes para una instalación de producción de investigación en la que los escenarios de producción innovadores seguirán funcionando como de costumbre.

Solutions para el Internet de las cosas industrial

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

Al implementar el Sistema de Ejecución de Manufactura (MES) y la plataforma IIoT (Internet Industrial de las Cosas), Fraunhofer FFB puede planificar, controlar, optimizar y escalar de manera flexible los procesos de producción. Con la plataforma de administración de edificios Desigo CC Siemens automatizará, entre otras cosas, todo el edificio FFB PreFab, incluidas las salas de limpieza y secado, que cubren alrededor de 1,000 metros cuadrados. Un sistema de ejecución de fabricación (MES) de última generación y un sistema de gestión de producción flexible reunirán los diversos procesos y datos y los pondrán a disposición de los equipos.

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

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

Prof. Dr. Simon Lux, Director general, Fraunhofer FFB

Del FFB PreFab al FFB Fab

Según Markus Birkhan, Jefe de la Vertical de la Batería en 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 significa capacidad que se puede ampliar rápidamente, calidad de producción óptima y una reducción en los rechazos gracias a procesos transparentes y la capacidad de escalar rápidamente tecnologías de baterías nuevas o alternativas.
El FFB PreFab es un paso importante hacia la construcción del FFB Fab, que creará 20,000 metros cuadrados de espacio adicional de producción e investigación y permitirá la investigación y el desarrollo de producción orientados a la industria en la gama de gigavatios con tecnología de sistemas a gran escala industrial. Por lo tanto, Münster finalmente se convertirá en la “Ciudad de las baterías” de Europa.

Asociación del proyecto para la producción integrada de baterías

Fraunhofer FFB y Siemens están impulsando la estandarización e integración de procesos y sistemas en FFB PreFab en otros proyectos. Por lo tanto, los socios del proyecto están aclarando cuestiones importantes en la investigación y el desarrollo, pero también en la producción de celdas de batería, como, ¿cómo se pueden estandarizar los datos, las interfaces y la interacción en la producción de celdas de batería? ¿Cuáles son los beneficios de las tecnologías de punta para el control de procesos y calidad? ¿Cómo será 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 la batería? Y por último, pero no 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 FFB PreFab alberga laboratorios y una instalación completa de producción de celdas de batería con tecnología innovadora de máquinas europeas en alrededor de 6.450 metros cuadrados de espacio de investigación.

Los modelos basados en datos y las optimizaciones en la producción moderna son tan buenos como la calidad de datos subyacente. Se requiere una integración efectiva de los sistemas de TI y OT para garantizar una alta calidad de datos en la producción de baterías. Los estándares consistentes de producción de baterías simplifican este proceso de integración y son esenciales para escalar hasta el nivel de gigafáfábrica.

Arno Schmetz, Líder de Grupo, Adquisición y Agregación de Datos, Fraunhofer FFB

Experiencia para la producción de celdas de batería del mañana

Siemens está apoyando el proyecto Fraunhofer FFB 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 FFB PreFab, conectando la planificación, el desarrollo y la producción. Los modelos digitales de fábrica, línea y logística permiten la validación temprana, la optimización y la reducción de riesgos, lo que respalda la fabricación flexible, eficiente y escalable de celdas de batería.

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Sistema de ejecución de fabricación

La gestión de operaciones de fabricación conecta la planificación, la ingeniería y la producción en tiempo real. Como núcleo del ecosystem digital FFB PreFab, permite operaciones transparentes basadas en datos, optimización continua y 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 monitoreo, visualización y control en tiempo real en todo el FFB Prefab. Garantiza operaciones transparentes, flujo de datos sin interrupciones y toma de decisiones confiable, lo que respalda la producción eficiente y escalable de celdas de batería.

Desigo CC

En Fraunhofer FFB, Siemens utiliza Desigo CC para automatizar y administrar todas las instalaciones preFab, incluidas las habitaciones limpias y secas. La plataforma integra sistemas de construcción, garantiza la transparencia operativa y admite 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 planificación digital, automatización, administración de edificios y sistemas de producción. Esta infraestructura conectada mejora la eficiencia, la sostenibilidad y la escalabilidad de la fabricación de celdas de batería.