Voie rapide pour la production de cellules de batterie

L'avenir de la production de batteries commence ici. À l'institut de recherche Fraunhofer pour la production de cellules de batterie FFB, les équipes développent des cellules de batterie durables sur le plan économique et environnemental. Siemens soutient FFB avec des technologies de production et des logiciels innovants.

Contactez-nous

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

En tant qu' « usine de recherche », le FFB PreFab réunit non seulement la science, la théorie et les applications pratiques, mais les fait également progresser activement. Les laboratoires et les lignes de production aideront à optimiser les équipements, les technologies de numérisation et la conception des cellules, de l'échelle pilote à l'échelle industrielle, ainsi qu'à améliorer les méthodes et les processus de fabrication et, enfin et surtout, à former les spécialistes dont les besoins sont urgents.

Production évolutive

FFB PreFab permet une production de batteries évolutive, du niveau 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 montée en puissance efficace et une mise à l'échelle future.

Intégration des données

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

Fabrication durable

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

Façonner une transformation durable

Le FFB PreFab a deux objectifs, qui constituent également des lignes directrices importantes pour Siemens dans le cadre de ses activités entrepreneuriales d'entreprise : favoriser l'innovation et accélérer la transformation numérique pour un avenir durable. Les technologies de batteries et de stockage seront essentielles à la réussite de la transition énergétique et des transports et apporteront une contribution significative à la réalisation des objectifs climatiques. Grâce à son expertise et à ses décennies d'expérience, Siemens fait partie intégrante de l'ecosystem de création de valeur locale dans le domaine de l'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, des équipements 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 approfondie de l'OT (technologie opérationnelle) et de l'informatique (technologies 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 sectorielles 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 nécessaires à l'interopérabilité des systèmes. Des critères importants pour un centre de production de recherche dans lequel les scénarios de production innovants se dérouleront comme d'habitude.

Solutions pour l'Internet des objets industriel

Espace pour l'innovation : le FFB PreFab abrite une usine complète de production de cellules de batterie destinée à 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 en mesure de planifier, de contrôler, d'optimiser et de faire évoluer ses processus de production de manière flexible. Grâce à la plateforme de gestion des bâtiments, Desigo CC Siemens automatisera, entre autres choses, l'ensemble du bâtiment FFB PreFab, y compris les salles propres et de séchage, qui couvrent environ 1 000 mètres carrés. Un système d'exécution de la fabrication (MES) ultramoderne 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 la production pour les batteries, basé sur SIMATIC WinCC OA, est une plateforme Internet des objets industriel (IIoT) qui collecte des données au niveau des machines et des processus et les met à la disposition de systèmes supérieurs tels que le MES et les applications informatiques. Les informations de commande sont traitées dans le MES Siemens Opcenter Execution et transférées aux machines via la couche IIoT. Les données des machines et des systèmes sont mises en réseau via un modèle d'information standardisé afin que toutes les informations soient disponibles tout au long de la chaîne de valeur. Les cas d'utilisation et les bibliothèques spécifiques aux batteries garantissent une ingénierie efficace et standardisée des fonctions.

La technologie des batteries est l'une des technologies clés du futur. Le FFB PreFab étant une usine ouverte de cellules de batterie destinée à la recherche et au développement, nous apportons une contribution importante à l'avancement de la production de cellules de batterie en Allemagne. Ainsi, non seulement nous répondons à la demande du marché international, mais nous contribuons également à faire de l'Allemagne et de l'Europe des pôles technologiques internationaux de premier plan sur le long terme.

Professeur Simon Lux, Directeur général, Fraunhofer FFB

Du FFB PreFab au FFB Fab

Selon Markus Birkhan, responsable de la division Battery Vertical chez Siemens AG, le résultat ne sera rien de moins qu'une révolution dans la production de cellules de batterie. « En collaboration avec Fraunhofer FFB, nous voulons faire passer l'industrie des batteries en Allemagne au niveau supérieur. » L'expert entend par là 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 à développer rapidement des technologies de batteries nouvelles ou alternatives.
Le FFB PreFab est une étape importante vers la construction du FFB Fab, qui créera 20 000 mètres carrés d'espace de production et de recherche supplémentaires et permettra une recherche et un développement de production orientés vers l'industrie de l'ordre du gigawatt grâce à une technologie de système à grande échelle industrielle. Münster va donc enfin devenir la « ville des batteries » d'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 du FFB PreFab dans le cadre d'autres projets. Les partenaires du projet clarifient ainsi des questions importantes en matière de recherche et développement, mais aussi en matière de production de cellules de batterie, telles que la question de savoir comment normaliser les données, les interfaces et les interactions lors de 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 visant à utiliser efficacement et durablement les données des batteries ? Enfin et surtout : comment combiner les jumeaux numériques du produit, des systèmes et du bâtiment pour créer une image numérique complète de l'ensemble de l'usine ?

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

Les modèles basés sur les données et les optimisations utilisés dans la production moderne ne sont bons que dans la mesure où la qualité des données sous-jacentes est déterminante. L'intégration efficace des systèmes informatiques et OT est nécessaire pour garantir une haute qualité des données lors de la production de batteries. Des normes de production de batteries cohérentes simplifient ce processus d'intégration et sont essentielles pour passer au niveau d'une gigafactory.

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

Une expertise pour la production de cellules de batterie de demain

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

tecnomatix-plant-simulation-professional-mhero-1280x720.jpg

Planification des usines et des processus

La simulation est un élément clé de la stratégie de numérisation de FFB PreFab, car elle relie 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, tout en favorisant une fabrication de cellules de batterie flexible, efficace et évolutive.

Réunion sur les défis liés à la fabrication de batteries OpCenter-Siemens-SI

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'écosystème numérique FFB PreFab, il permet des opérations transparentes et basées sur les données, une optimisation continue et une fabrication évolutive de cellules de batterie 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 l'ensemble du FFB PreFab. Il garantit des opérations transparentes, un flux de données fluide et une prise de décision fiable, tout en favorisant une production de cellules de batterie efficace et évolutive.

Desigo CC

À Fraunhofer FFB, Siemens utilise Desigo CC pour automatiser et gérer l'ensemble des installations préfabriquées, y compris les salles propres et sèches. La plateforme intègre les systèmes des bâtiments, garantit la transparence opérationnelle et soutient une production de cellules de batterie efficace, évolutive et durable.

Digital Infrastructure

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