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La simulation augmente les performances de fabrication de la batterie

L'environnement de simulation multiphysique Simcenter Amesim et sa boîte à outils de conversion SIMATIC ont aidé HIRANO TECSEED à développer une meilleure compréhension des processus de revêtement de l'entreprise, ce qui se traduit par une meilleure qualité, moins de déchets et une amélioration des performances des processus et des opérateurs.

Améliorer un processus sensible grâce à la simulation

Le revêtement des feuilles d'électrodes pour batteries est un processus délicat : le film doit être enroulé du rouleau d'alimentation, enduit, séché et rembobiné avec une vitesse et une tension parfaitement contrôlées. Toute déviation de ces paramètres peut entraîner des défauts dans le revêtement et le produit. Dans la machine d'essai, une simulation multiphysique utilisant Simcenter Amesim peut analyser le comportement de tension Web dans chaque segment de machine et dans n'importe quel mode de fonctionnement. Cela permet à HIRANO TECSEED d'optimiser le processus de manipulation Web et de prédire les bris potentiels du Web ainsi que les défauts du produit - le tout sans avoir besoin d'utiliser physiquement une vraie machine.

Une machine de revêtement dans un site de production HIRANO TECSEED

Principaux avantages

Deux travailleurs utilisant le panneau de commande sur une machine.

Obtenez un aperçu du processus complet

La simulation calcule la tension et la vitesse du web pour tous les segments web, même pour les zones sans capteurs installés. Cela améliore considérablement le niveau de détail, car les capteurs ne peuvent être installés qu'à certains points du processus.

Une personne utilisant un ordinateur portable

Travailler avec une simulation préconfigurée à 80 %

La bibliothèque de conversion facilite grandement la création de modèles, car jusqu'à 80 % de la simulation peut être construite à l'aide de blocs de fonctions standard préconfigurés, ce qui réduit les délais de mise en œuvre et les coûts.

Référence HIRANOTEC

Tester cinq fois plus vite

Les nouveaux matériaux ou les nouveaux paramètres de la machine peuvent maintenant être évalués cinq fois plus rapidement. Les tests peuvent être configurés en moins de 15 minutes dans l'environnement virtuel, contre une à deux heures sur une machine physique.

Promouvoir la transformation numérique de la fabrication de batteries

L'équipement de revêtement et de laminage développé et fabriqué par le spécialiste japonais de l'ingénierie mécanique HIRANO TECSEED Co. Ltd. est utilisé dans de nombreuses applications, allant du ruban adhésif aux appareils électroniques tels que les écrans à cristaux liquides et les électrodes pour les batteries lithium-ion. L'entreprise vise à devenir le leader mondial des machines de revêtement et évalue continuellement de nouvelles technologies et stratégies pour améliorer ses processus et ses opérations. Pour réduire les délais de mise sur le marché et améliorer la fiabilité et les performances des processus, HIRANO TECSEED s'est associé à Siemens dans la normalisation et la numérisation des équipements de fabrication de batteries. Cette collaboration comprend la création d'un jumeau numérique de l'équipement de fabrication de batteries. La première étape dans le parcours de la numérisation a été la mise en œuvre d'une solution de simulation de machine avancée qui combine la simulation multiphysique d'une machine de laboratoire de revêtement avec le savoir-faire et l'expertise du domaine dans l'automatisation des machines de production de Siemens. Le résultat est une simulation holistique de la manipulation Web, de la mécatronique et de la simulation d'automatisation dans un environnement de modélisation unique.

Réduire les coûts et le temps de mise en service grâce à la simulation

Simcenter Amesim est un environnement de simulation multiphysique pour une large gamme de systèmes mécatroniques qui comprend une bibliothèque de conversion dédiée à l'analyse du processus Web continu dans les machines de conversion. Cela permet aux ingénieurs d'analyser les variables de fonctionnement de la machine telles que la tension, la tension et la vitesse de chaque section Web de la machine, ce qui était le cas d'utilisation de la machine de laboratoire chez HIRANO TECSEED. La simulation dérive le comportement Web à partir des paramètres du modèle acquis à partir de la solution d'automatisation et d'entraînement de la machine de laboratoire ainsi que de la conception du système de manipulation Web. Les résultats de la simulation sont affichés à l'aide d'une animation 3D de la machine, chaque segment Web étant coloré en fonction de la valeur de la tension de la bande, ce qui permet aux ingénieurs de développement d'évaluer rapidement les changements dans les conditions de fonctionnement, les paramètres de conception de la machine et les paramètres de matériau, même dans les zones où aucun capteur physique n'est disponible. Ces études virtuelles permettent aux ingénieurs d'optimiser le débit de la machine et de prédire les ruptures potentielles du web ainsi que les défauts du produit. Les paramètres ou les nouveaux matériaux peuvent être évalués sans avoir à faire fonctionner la machine physique ou à construire des prototypes, ce qui réduit les coûts d'ingénierie des machines et accélère considérablement les temps de mise en service — un énorme avantage sur le marché des batteries en pleine croissance.

Capture d'écran agrandie d'une visualisation 3D d'une machine de revêtement
Les résultats du modèle de simulation sont très précis, et la visualisation nous aide à mieux comprendre le processus sous-jacent.<br/>
N. Vansh, Ingénieur en recherche et développement, HIRANO TECSEED Co. Ltd.

Aligner les mondes numérique et physique

La solution avancée de simulation et de modélisation ne représente que la moitié de la conception de machine innovante mise en œuvre par HIRANO TECSEED. La machine de laboratoire dispose également d'une solution d'automatisation qui utilise un SIMATIC S7-1500 PLC, Lecteurs SINAMICS S120, et un Panneau de confort unifié SIMATIC. La boîte à outils de conversion SIMATIC, qui contient un ensemble de bibliothèques avec des fonctions logicielles préconfigurées et des applications pour les machines de production utilisant des réseaux de matériaux continus, facilite grandement le processus d'ingénierie. L'intégration transparente de tous les composants garantit que les machines de production de HIRANO TECSEED peuvent fonctionner avec un haut niveau de productivité. Les fonctions de contrôle de mouvement intégrées offrent d'excellentes performances et précision de contrôle, ce qui est particulièrement bénéfique en ce qui concerne les paramètres critiques tels que la vitesse Web et la tension du Web. Cela aide également HIRANO TECSEED à traduire les résultats de la simulation virtuelle et de l'optimisation en avantages physiques.

Grâce à notre collaboration avec Siemens et à l'expertise de leur équipe en automatisation et numérisation, nous avons pu faire passer nos systèmes de conversion et de traitement Web au niveau supérieur.
Katsuhiro Omori, Directrice et dirigeante, HIRANO TECSEED Co. Ltd.