Voie rapide pour la production de cellules de batterie

L'avenir du stockage d'énergie commence ici. À l'Institut de recherche Fraunhofer pour la production de cellules de batterie FFB, des équipes interdisciplinaires développent des cellules de batterie durables grâce à des équipements de fabrication innovants et des logiciels industriels.

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La première phase du projet est la « FFB PreFab ». Juste à l'extérieur de Münster, plusieurs équipes interdisciplinaires travaillent avec des partenaires de l'industrie et du projet pour rechercher comment de nouvelles technologies de batteries peuvent être produites en Allemagne de manière plus efficace, durable, rentable et de la plus haute qualité.

En tant qu' « usine de recherche », la FFB PreFab rassemble non seulement la science, la théorie et l'application pratique, mais les fait également progresser activement. Les laboratoires et les lignes de production aideront à optimiser l'équipement, les technologies de numérisation et les conceptions de cellules de l'échelle pilote à l'échelle industrielle, ainsi qu'à améliorer les méthodes et processus de fabrication et, enfin et surtout, à former les spécialistes dont on a besoin de toute urgence.

Production évolutive

FFB PreFab permet une production de batteries évolutive, de la recherche au niveau industriel. Les systèmes flexibles et la planification numérique permettent de tester et d'étendre rapidement les nouvelles technologies pour une accélération efficace et une mise à l'échelle future.

Intégration de données

L'intégration transparente des données entre les systèmes assure la transparence et la cohérence. En reliant les machines, les processus et les outils numériques, le FFB PreFab construit une base de données unifiée pour de meilleures décisions et une amélioration continue.

Fabrication durable

La Sustainability est au cœur du FFB PreFAB, où des processus efficaces, une utilisation optimisée des ressources et des solutions numériques permettent une production de batteries respectueuse de l'environnement tout en soutenant les objectifs climatiques et énergétiques à long terme.

Le FFB PreFAB a été officiellement ouvert le 30 avril 2024 par des représentants de Rhénanie-du-Nord-Westphalie, du gouvernement fédéral, de la ville de Münster, de la Fraunhofer-Gesellschaft et de la direction de Fraunhofer FFB (de gauche à droite : Silke Krebs, Ina Brandes, Bettina Stark-Watzinger, Hendrik Wüst, Markus Lewe, Prof. Dr.-Watzinger En ligne. Holger Hanselka, Prof. Dr. Achim Kampker, Prof. Dr. Jens Tübke et Prof. Dr Simon Lux).

Forger une transformation durable

Le FFB PreFaB a deux objectifs, qui sont également des lignes directrices importantes pour Siemens dans ses activités entrepreneuriales d'entreprise : permettre l'innovation et accélérer la transformation numérique pour un avenir durable. Les technologies de batterie et de stockage seront essentielles au succès de la transition énergétique et des transports et apporteront une contribution significative à la réalisation des objectifs climatiques. Avec son expertise et des décennies d'expérience, Siemens fait partie intégrante de l'ecosystem de création de valeur locale en électromobilité.

En tant que partenaire de projet de Fraunhofer FFB, Siemens soutient l'installation, basée sur la plateforme commerciale numérique ouverte Siemens Xcelerator, avec des solutions logicielles et matérielles pour l'automatisation des bâtiments et les systèmes de production - et surtout un modèle de numérisation complet qui cartographiera numériquement l'ensemble de l'usine de recherche, de l'équipement d'automatisation et de contrôle du bâtiment aux lignes de production avec toutes les étapes du processus.

Architecture de production évolutive et flexible

L'intégration profonde de l'OT (technologie opérationnelle) et de l'informatique (technologie de l'information) est une condition préalable essentielle pour étudier et optimiser une grande variété de technologies et de matériaux dans des conditions réelles et axées sur l'industrie dans le FFB PreFab.

Cette intégration OT et IT permet d'intégrer des machines de différents fabricants dans une conception de ligne flexible et, grâce à la standardisation de l'automatisation et des interfaces, crée les conditions d'interopérabilité des systèmes — des critères importants pour une installation de production de recherche dans laquelle des scénarios de production innovants seront opérationnels comme d'habitude.

Solutions pour l'Internet industriel des objets

Espace pour l'innovation : le FFB PreFab abrite une installation complète de production de cellules de batterie pour la production de cellules en poche et de cellules prismatiques à des fins de recherche à l'échelle industrielle.

En mettant en œuvre le système d'exécution de la fabrication (MES) et la plateforme IIoT (Internet industriel des objets), Fraunhofer FFB est capable de planifier, contrôler, optimiser et adapter les processus de production de manière flexible. Avec la plateforme de gestion de bâtiments Desigo CC, Siemens va automatiser, entre autres, l'ensemble du bâtiment FFB PreFab, y compris les salles de nettoyage et de séchage, qui couvrent environ 1 000 mètres carrés. Un système d'exécution de fabrication (MES) de pointe et un système de gestion de production flexible rassembleront les différents processus et données et les mettront à la disposition des équipes.

Le système de gestion de production de la production pour les batteries, basé sur SIMATIC WinCC OA, est une plate-forme de l'Internet industriel des objets (IIoT) qui collecte des données au niveau de la machine et des processus et les met à la disposition des systèmes de niveau supérieur tels que les MES et les applications informatiques. Les informations de commande sont traitées dans le Siemens Opcenter Execution MES et transférées aux machines via la couche IIoT. Les données des machines et des systèmes sont mises en réseau via un modèle d'information normalisé afin que toutes les informations soient disponibles tout au long de la chaîne de valeur. Des cas d'utilisation et des bibliothèques spécifiques à la batterie assurent une ingénierie efficace et normalisée des fonctions.

La technologie des batteries est une technologie clé du futur. Avec la FFB PreFab comme usine ouverte de cellules de batterie pour la recherche et le développement, nous apportons une contribution importante à l'avancement de la production de cellules de batterie en Allemagne. De cette façon, nous ne nous contentons pas de répondre à la demande du marché international, mais nous aidons également à faire de l'Allemagne et de l'Europe un pôle technologique international de premier plan à long terme.

Prof. Dr. Simon Lux, Directeur général, Fraunhofer FFB

De la FFB PreFab à la FFB Fab

Selon Markus Birkhan, responsable de la batterie verticale chez Siemens AG, le résultat ne sera rien de moins qu'une révolution dans la production de cellules de batterie. « Avec Fraunhofer FFB, nous voulons faire passer l'industrie des batteries en Allemagne au niveau supérieur. » Par cela, l'expert veut dire une capacité qui peut être rapidement étendue, une qualité de production optimale et une réduction des rejets grâce à des processus transparents et à la capacité de faire évoluer rapidement les technologies de batteries nouvelles ou alternatives.
Le FFB PreFab est une étape importante vers la construction de la FFB Fab, qui créera 20 000 mètres carrés d'espace supplémentaire de production et de recherche et permettra la recherche et le développement de production orientés vers l'industrie dans la gamme des gigawatts avec une technologie système à grande échelle industrielle. Münster deviendra ainsi enfin la « ville de la batterie » de l'Europe.

Partenariat de projet pour la production intégrée de batteries

Fraunhofer FFB et Siemens font avancer la standardisation et l'intégration des processus et des systèmes dans le FFB PreFab dans d'autres projets. Les partenaires du projet clarifient ainsi des questions importantes en recherche et développement, mais aussi dans la production de cellules de batterie, telles que, comment normaliser les données, les interfaces et les interactions dans la production de cellules de batterie ? Quels sont les avantages des technologies de pointe pour le contrôle des processus et de la qualité ? À quoi ressemblera une plateforme d'échange de données flexible, évolutive et sécurisée pour la mise en œuvre technique d'une stratégie de numérisation complète pour l'utilisation efficace et durable des données de batterie ? Et enfin et surtout : Comment les jumeaux numériques du produit, des systèmes et du bâtiment peuvent-ils être combinés pour créer une image numérique complète de toute l'usine ?

Le FFB PreFab abrite des laboratoires et une installation complète de production de cellules de batterie avec une technologie de machine européenne innovante sur environ 6 450 mètres carrés d'espace de recherche.

Les modèles basés sur les données et les optimisations dans la production moderne sont aussi bons que la qualité des données sous-jacentes. Une intégration efficace des systèmes IT et OT est nécessaire pour assurer une haute qualité des données dans la production de batteries. Des normes cohérentes de production de batteries simplifient ce processus d'intégration et sont essentielles pour passer au niveau de la gigafactory.

Arno Schmetz, Chef de groupe, Acquisition et agrégation de données, Fraunhofer FFB

Expertise pour la production de cellules de batterie de demain

Siemens soutient le projet Fraunhofer FFB avec ces solutions et systèmes, entre autres :

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Planification d'usine et de processus

La simulation est un élément clé de la stratégie de digitalisation FFB PreFab, reliant la planification, le développement et la production. Les modèles numériques d'usine, de ligne et de logistique permettent une validation précoce, une optimisation et une réduction des risques, soutenant la fabrication de cellules de batterie flexibles, efficaces et évolutives.

OPCenter-Siemens-SI-Manufacturation-Défis - Rencontre

Système d'exécution de la fabrication

La gestion des opérations de fabrication relie la planification, l'ingénierie et la production en temps réel. En tant que cœur de l'ecosystem numérique FFB PreFab, il permet des opérations transparentes et basées sur les données, une optimisation continue et une fabrication de cellules de batterie évolutives et de haute qualité.

Plateforme IIoT

Le contrôle de supervision et l'acquisition de données fournissent une plateforme unifiée pour la surveillance, la visualisation et le contrôle en temps réel sur le FFB PreFab. Il assure des opérations transparentes, un flux de données transparent et une prise de décision fiable, soutenant une production efficace et évolutive de cellules de batterie.

Desigo CC

Chez Fraunhofer FFB, Siemens utilise Desigo CC pour automatiser et gérer l'ensemble de l'installation PreFab, y compris les salles propres et sèches. La plateforme intègre les systèmes du bâtiment, assure la transparence opérationnelle et prend en charge la production efficace, évolutive et durable de cellules de batterie.

Infrastructure numérique

Siemens aide Fraunhofer FFB à construire l'usine de batteries du futur en intégrant les systèmes de planification numérique, d'automatisation, de gestion des bâtiments et de production. Cette infrastructure connectée améliore l'efficacité, la durabilité et l'évolutivité de la fabrication de cellules de batterie.