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Corsia preferenziale per la produzione di celle a batteria

Il futuro della produzione di batterie inizia qui. Al Fraunhofer Research Institution for Battery Cell Production FFB, i team sviluppano celle per batterie sostenibili dal punto di vista economico e ambientale. Siemens supporta FFB con tecnologie e software di produzione innovativi.

La prima fase del progetto è la «FFB PreFab». Alle porte di Münster, diversi team interdisciplinari stanno lavorando con partner industriali e di progetto per ricercare come le nuove tecnologie delle batterie possano essere prodotte in Germania in modo più efficiente, sostenibile, conveniente e con la massima qualità.

In quanto «fabbrica di ricerca», la FFB PreFab non solo riunisce scienza, teoria e applicazione pratica, ma le promuove anche attivamente. I laboratori e le linee di produzione aiuteranno a ottimizzare le apparecchiature, le tecnologie di digitalizzazione e la progettazione di celle dalla scala pilota a quella industriale, oltre a migliorare i metodi e i processi di produzione e, ultimo ma non meno importante, a formare gli specialisti di cui c'è urgente bisogno.

Produzione scalabile

FFB PreFab consente una produzione scalabile di batterie dalla ricerca al livello industriale. I sistemi flessibili e la pianificazione digitale consentono un rapido test e l'espansione di nuove tecnologie per un avvio efficiente e una scalabilità futura.

Integrazione dei dati

La perfetta integrazione dei dati tra i sistemi garantisce trasparenza e coerenza. Collegando macchine, processi e strumenti digitali, FFB PreFab crea un database unificato per decisioni migliori e un miglioramento continuo.

Produzione sostenibile

La sostenibilità è fondamentale per FFB PreFab, dove processi efficienti, uso ottimizzato delle risorse e soluzioni digitali consentono una produzione di batterie responsabile dal punto di vista ambientale, supportando al contempo obiettivi climatici ed energetici a lungo termine.

Fraunhofer Batteriewerk FFB PreFab

L'FFB PreFab è stato aperto ufficialmente il 30 aprile 2024 dai rappresentanti del Nord Reno-Westfalia, del governo federale, della città di Münster, della Fraunhofer-Gesellschaft e della direzione del Fraunhofer FFB (da sinistra a destra: Silke Krebs, Ina Brandes, Bettina Stark-Watzinger, Hendrik Wüst, Markus Lewe, Prof. Dott.-Ing. Holger Hanselka, Prof. Dr. Achim Kampker, Prof. Dr. Jens Tübke e Prof. Dr. Simon Lux).

Dare forma a una trasformazione sostenibile

L'FFB PreFab ha due obiettivi, che sono anche importanti linee guida per Siemens nelle sue attività imprenditoriali aziendali: consentire l'innovazione e accelerare la trasformazione digitale per un futuro sostenibile. Le tecnologie delle batterie e dello stoccaggio saranno fondamentali per il successo della transizione energetica e dei trasporti e daranno un contributo significativo al raggiungimento degli obiettivi climatici. Con la sua competenza e decenni di esperienza, Siemens è parte integrante dell'ecosistema di creazione di valore locale nell'elettromobilità.

In qualità di partner di progetto del Fraunhofer FFB, Siemens supporta la struttura, basata sulla piattaforma aziendale digitale aperta Siemens Xcelerator, con soluzioni software e hardware per l'automazione degli edifici e i sistemi di produzione e soprattutto un modello di digitalizzazione completo che mapperà digitalmente l'intera fabbrica di ricerca, dalle apparecchiature di automazione e controllo degli edifici alle linee di produzione con tutte le fasi del processo.

Architettura di produzione scalabile e flessibile

La profonda integrazione di OT (tecnologia operativa) e IT (tecnologia dell'informazione) è un prerequisito essenziale per studiare e ottimizzare un'ampia varietà di tecnologie e materiali in condizioni reali e orientate al settore nel PreFab FFB.

Questa integrazione OT e IT consente di integrare macchine di diversi produttori in una progettazione flessibile della linea e, attraverso la standardizzazione dell'automazione e delle interfacce, crea le condizioni per l'interoperabilità dei sistemi, criteri importanti per un impianto di produzione di ricerca in cui scenari di produzione innovativi funzioneranno come al solito.

Soluzioni per l'Internet of Things industriale

pavimento frauenhofer

Spazio all'innovazione: l'FFB PreFab ospita un impianto completo di produzione di celle a batteria per la produzione di celle a sacchetto e celle prismatiche per scopi di ricerca su scala industriale.

Implementando il Manufacturing Execution System (MES) e la piattaforma IIoT (Industrial Internet of Things), Fraunhofer FFB è in grado di pianificare, controllare, ottimizzare e scalare in modo flessibile i processi di produzione. Con la piattaforma di gestione degli edifici Desigo CC Siemens automatizzerà, tra le altre cose, l'intero edificio prefabbricato FFB, comprese le camere pulite e asciutte, che coprono circa 1.000 metri quadrati. Un sistema di esecuzione della produzione (MES) all'avanguardia e un sistema flessibile di gestione della produzione riuniranno i vari processi e dati e li metteranno a disposizione dei team.

Il sistema di gestione della produzione di Production Management for Batteries, basato su SIMATIC WinCC OA, è una piattaforma Industrial Internet of Things (IIoT) che raccoglie dati a livello di macchina e processo e li rende disponibili a sistemi di livello superiore come MES e applicazioni IT. Le informazioni sull'ordine vengono elaborate nel Siemens Opcenter Execution MES e trasferite alle macchine tramite il livello IIoT. I dati delle macchine e dei sistemi sono collegati in rete tramite un modello informativo standardizzato in modo che tutte le informazioni siano disponibili lungo l'intera catena del valore. I casi d'uso e le librerie specifici per le batterie garantiscono una progettazione efficiente e standardizzata delle funzioni.

La tecnologia delle batterie è una tecnologia chiave del futuro. Con FFB PreFab come fabbrica aperta di celle a batteria per la ricerca e lo sviluppo, stiamo dando un contributo importante al progresso della produzione di celle per batterie in Germania. In questo modo, non stiamo solo rispondendo alla domanda del mercato internazionale, ma stiamo anche contribuendo a stabilire con successo la Germania e l'Europa come hub tecnologico internazionale leader a lungo termine.
Prof. Dott. Simon Lux, Managing Director, Fraunhofer FFB

Da FFB PreFab a FFB Fab

Secondo Markus Birkhan, responsabile del Battery Vertical di Siemens AG, il risultato sarà niente di meno che una rivoluzione nella produzione di celle per batterie. «Insieme al Fraunhofer FFB, vogliamo portare l'industria delle batterie in Germania a un livello superiore». Con questo, l'esperto intende una capacità che può essere rapidamente ampliata, una qualità di produzione ottimale e una riduzione degli scarti grazie a processi trasparenti e alla capacità di scalare rapidamente tecnologie di batterie nuove o alternative.
L'FFB PreFab è un passo importante verso la costruzione del FFB Fab, che creerà 20.000 metri quadrati di spazio aggiuntivo per la produzione e la ricerca e consentirà la ricerca e lo sviluppo della produzione orientati al settore nella gamma dei gigawatt con tecnologia di sistema su larga scala industriale. Münster diventerà così finalmente la «città delle batterie» d'Europa.

Partnership di progetto per la produzione integrata di batterie

Fraunhofer FFB e Siemens stanno portando avanti la standardizzazione e l'integrazione di processi e sistemi nel PreFab FFB in altri progetti. I partner del progetto stanno quindi chiarendo questioni importanti nella ricerca e sviluppo, ma anche nella produzione di celle per batterie, ad esempio, come possono essere standardizzati i dati, le interfacce e le interazioni nella produzione di celle per batterie? Quali sono i vantaggi delle tecnologie all'avanguardia per il controllo dei processi e della qualità? Come sarà una piattaforma di scambio dati flessibile, scalabile e sicura per l'implementazione tecnica di una strategia di digitalizzazione completa per l'uso efficiente e sostenibile dei dati sulle batterie? E ultimo ma non meno importante: come si possono combinare i gemelli digitali del prodotto, dei sistemi e dell'edificio per creare un'immagine digitale completa dell'intera fabbrica?

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L'FFB PreFab ospita laboratori e un impianto completo di produzione di celle per batterie con innovativa tecnologia meccanica europea su circa 6.450 metri quadrati di spazio di ricerca.

I modelli e le ottimizzazioni basati sui dati nella produzione moderna sono validi solo quanto la qualità dei dati sottostanti. È necessaria un'integrazione efficace dei sistemi IT e OT per garantire un'elevata qualità dei dati nella produzione di batterie. Standard di produzione di batterie coerenti semplificano questo processo di integrazione e sono essenziali per il passaggio al livello di gigafactory.
Arno Schmetz, Capogruppo, Acquisizione e aggregazione dei dati, Fraunhofer FFB

Esperienza per la produzione di celle a batteria di domani

Siemens sostiene il progetto Fraunhofer FFB con queste soluzioni e sistemi, tra gli altri:

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Pianificazione della fabbrica e dei processi

La simulazione è un elemento chiave della strategia di digitalizzazione FFB PreFab, che collega pianificazione, sviluppo e produzione. I modelli digitali di fabbrica, linea e logistica consentono la convalida precoce, l'ottimizzazione e la riduzione dei rischi, supportando una produzione flessibile, efficiente e scalabile di celle per batterie.

Riunione sulle sfide della produzione di batterie OPCenter-Siemens-SI

Sistema di esecuzione della produzione

La gestione delle operazioni di produzione collega pianificazione, ingegneria e produzione in tempo reale. Essendo il fulcro dell'ecosistema digitale FFB PreFab, consente operazioni trasparenti e basate sui dati, ottimizzazione continua e produzione scalabile e di alta qualità di celle per batterie.

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Piattaforma IIoT

Il controllo di supervisione e l'acquisizione dei dati forniscono una piattaforma unificata per il monitoraggio, la visualizzazione e il controllo in tempo reale in tutto il PreFab FFB. Garantisce operazioni trasparenti, flusso di dati senza interruzioni e un processo decisionale affidabile, supportando una produzione efficiente e scalabile di celle per batterie.

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Desigo CC

Al Fraunhofer FFB, Siemens utilizza Desigo CC per automatizzare e gestire l'intero impianto prefabbricato, comprese le camere pulite e asciutte. La piattaforma integra i sistemi di costruzione, garantisce la trasparenza operativa e supporta una produzione efficiente, scalabile e sostenibile di celle per batterie.

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Digital Infrastructure

Siemens aiuta Fraunhofer FFB a costruire la fabbrica di batterie del futuro integrando sistemi digitali di pianificazione, automazione, gestione degli edifici e produzione. Questa infrastruttura connessa migliora l'efficienza, la sostenibilità e la scalabilità della produzione di celle a batteria.