Fast lane voor de productie van batterijcellen

De toekomst van de productie van batterijen begint hier. Bij het Fraunhofer Research Institution for Battery Cell Production FFB ontwikkelen teams batterijcellen die economisch en ecologisch duurzaam zijn. Siemens ondersteunt FFB met innovatieve productietechnologieën en software.

Contact opnemen

De eerste fase van het project is de „FFB PreFab”. Net buiten Münster werken verschillende interdisciplinaire teams samen met de industrie en projectpartners om te onderzoeken hoe nieuwe batterijtechnologieën in Duitsland efficiënter, duurzamer, kosteneffectiever en met de hoogste kwaliteit kunnen worden geproduceerd.

Als „" onderzoeksfabriek "” brengt de FFB PreFab niet alleen wetenschap, theorie en praktische toepassing samen, maar bevordert ze ook actief.” De laboratoria en productielijnen zullen helpen om apparatuur, digitaliseringstechnologieën en celontwerpen te optimaliseren, van pilootschaal tot industriële schaal, en om productiemethoden en -processen te verbeteren en, last but not least, specialisten op te leiden die dringend nodig zijn.

Schaalbare productie

FFB PreFab maakt schaalbare batterijproductie mogelijk, van onderzoek tot industrieel niveau. Flexibele systemen en digitale planning maken het mogelijk om snel nieuwe technologieën te testen en uit te breiden voor een efficiënte uitbreiding en toekomstige schaalvergroting.

Gegevensintegratie

Naadloze gegevensintegratie tussen systemen zorgt voor transparantie en consistentie. Door machines, processen en digitale hulpmiddelen met elkaar te verbinden, bouwt de FFB PreFab een uniforme database op voor betere beslissingen en continue verbetering.

Duurzame productie

Sustainability staat centraal in de FFB PreFab, waar efficiënte processen, geoptimaliseerd gebruik van hulpbronnen en digitale oplossingen een milieuvriendelijke batterijproductie mogelijk maken en tegelijkertijd de klimaat- en energiedoelstellingen op lange termijn ondersteunen.

De FFB PreFab werd officieel geopend op 30 april 2024 door vertegenwoordigers van Noordrijn-Westfalen, de federale overheid, de stad Münster, de Fraunhofer-Gesellschaft en de directie van Fraunhofer FFB (van links naar rechts: Silke Krebs, Ina Brandes, Bettina Stark-Watzinger, Hendrik Wüst, Markus Lewe, Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka, Prof. Dr. Achim Kampker, Prof. Dr. Jens Tübke en Prof. Dr. Simon Lux).

Vormgeven aan duurzame transformatie

De FFB PreFab heeft twee doelen, die ook belangrijke richtlijnen zijn voor Siemens in zijn ondernemingsactiviteiten: innovatie mogelijk maken en de digitale transformatie versnellen voor een duurzame toekomst. Batterij- en opslagtechnologieën zullen van cruciaal belang zijn voor het welslagen van de energie- en vervoerstransitie en zullen een belangrijke bijdrage leveren aan de verwezenlijking van de klimaatdoelstellingen. Met zijn expertise en decennialange ervaring is Siemens een integraal onderdeel van het ecosysteem van lokale waardecreatie op het gebied van elektromobiliteit.

Als projectpartner van Fraunhofer FFB ondersteunt Siemens de faciliteit, gebaseerd op het open digitale bedrijfsplatform Siemens Xcelerator, met software- en hardwareoplossingen voor gebouwautomatisering en productiesystemen — en vooral een uitgebreid digitaliseringsmodel dat de volledige onderzoeksfabriek digitaal in kaart brengt, van de gebouwautomatiserings- en regelapparatuur tot de productielijnen met alle processtappen.

Schaalbare, flexibele productiearchitectuur

De diepgaande integratie van OT (operationele technologie) en IT (informatietechnologie) is een essentiële voorwaarde voor het onderzoeken en optimaliseren van een grote verscheidenheid aan technologieën en materialen onder reële en branchegerichte omstandigheden in de FFB PreFab.

Deze OT- en IT-integratie maakt het mogelijk machines van verschillende fabrikanten te integreren in een flexibel lijnontwerp en creëert, door de standaardisatie van automatisering en interfaces, de voorwaarden voor de interoperabiliteit van de systemen — belangrijke criteria voor een onderzoeksproductiefaciliteit waar innovatieve productiescenario's gewoon zijn.

Oplossingen voor het industriële Internet of Things

Ruimte voor innovatie: de FFB PreFab huisvest een complete productiefaciliteit voor batterijcellen voor de productie van zakcellen en prismatische cellen voor onderzoeksdoeleinden op industriële schaal.

Door de implementatie van het Manufacturing Execution System (MES) en het IIoT-platform (Industrial Internet of Things) kan Fraunhofer FFB productieprocessen plannen, controleren, optimaliseren en flexibel opschalen. Met het gebouwbeheerplatform Desigo CC zal Siemens onder andere het volledige FFB PreFab-gebouw automatiseren, inclusief de schoonmaak- en droogkamers, die ongeveer 1.000 vierkante meter beslaan. Een ultramodern productie-uitvoeringssysteem (MES) en een flexibel productiebeheersysteem zullen de verschillende processen en gegevens samenbrengen en beschikbaar maken voor de teams.

Het productiebeheersysteem Production Management for Batteries, gebaseerd op SIMATIC WinCC OA, is een Industrial Internet of Things (IIoT) -platform dat gegevens verzamelt op machine- en procesniveau en deze beschikbaar maakt voor systemen van een hoger niveau, zoals MES- en IT-toepassingen. De bestelinformatie wordt verwerkt in het Siemens Opcenter Execution MES en via de IIoT-laag naar de machines overgebracht. De gegevens van de machines en systemen worden via een gestandaardiseerd informatiemodel met elkaar verbonden, zodat alle informatie in de hele waardeketen beschikbaar is. Batterijspecifieke gebruikssituaties en bibliotheken zorgen voor een efficiënte en gestandaardiseerde engineering van de functies.

Batterijtechnologie is een sleuteltechnologie van de toekomst. Met de FFB PreFab als open batterijcelfabriek voor onderzoek en ontwikkeling leveren we een belangrijke bijdrage aan het bevorderen van de productie van batterijcellen in Duitsland. Op deze manier komen we niet alleen tegemoet aan de internationale marktvraag, maar helpen we ook om Duitsland en Europa succesvol tot een toonaangevend internationaal technologiecentrum voor de lange termijn te maken.

Prof. Dr. Simon Lux, Algemeen directeur, Fraunhofer FFB

Van de FFB PreFab naar de FFB Fab

Volgens Markus Birkhan, hoofd van de Battery Vertical bij Siemens AG, zal het resultaat niets minder zijn dan een revolutie in de productie van batterijcellen. „Samen met Fraunhofer FFB willen we de batterij-industrie in Duitsland naar een hoger niveau tillen.” De expert bedoelt daarmee een capaciteit die snel kan worden uitgebreid, een optimale productiekwaliteit en een vermindering van het aantal afgekeurde producten dankzij transparante processen en de mogelijkheid om snel nieuwe of alternatieve batterijtechnologieën op te schalen.
De FFB PreFab is een belangrijke stap in de richting van de bouw van de FFB Fab, die 20.000 vierkante meter extra productie- en onderzoeksruimte zal creëren en branchegericht productieonderzoek en -ontwikkeling in het gigawattbereik mogelijk zal maken met systeemtechnologie op grote industriële schaal. Münster wordt dus eindelijk Europa's „Batterijstad”.

Projectpartnerschap voor geïntegreerde batterijproductie

Fraunhofer FFB en Siemens bevorderen de standaardisatie en integratie van processen en systemen in de FFB PreFab in andere projecten. De projectpartners verduidelijken dus belangrijke vragen op het gebied van onderzoek en ontwikkeling, maar ook op het gebied van de productie van batterijcellen, zoals: hoe kunnen gegevens, interfaces en interactie bij de productie van batterijcellen worden gestandaardiseerd? Wat zijn de voordelen van geavanceerde technologieën voor proces- en kwaliteitscontrole? Hoe ziet een flexibel, schaalbaar en veilig gegevensuitwisselingsplatform voor de technische implementatie van een uitgebreide digitaliseringsstrategie voor een efficiënt en duurzaam gebruik van batterijgegevens eruit? En last but not least: hoe kunnen de digitale tweelingen van het product, de systemen en het gebouw worden gecombineerd om een uitgebreid digitaal beeld van de hele fabriek te creëren?

De FFB PreFab huisvest laboratoria en een complete productiefaciliteit voor batterijcellen met innovatieve Europese machinetechnologie op ongeveer 6.450 vierkante meter onderzoeksruimte.

Op gegevens gebaseerde modellen en optimalisaties in de moderne productie zijn slechts zo goed als de onderliggende datakwaliteit. Een effectieve integratie van IT- en OT-systemen is vereist om een hoge datakwaliteit bij de productie van batterijen te garanderen. Consistente normen voor de productie van batterijen vereenvoudigen dit integratieproces en zijn essentieel voor de opschaling naar het niveau van de gigafabriek.

Arno Schmetz, Groepsleider, gegevensverzameling en -aggregatie, Fraunhofer FFB

Expertise voor de productie van batterijcellen van morgen

Siemens ondersteunt het Fraunhofer FFB-project met onder andere deze oplossingen en systemen:

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

Fabrieks- en procesplanning

Simulatie is een belangrijk onderdeel van de digitaliseringsstrategie van FFB PreFab, waarbij planning, ontwikkeling en productie met elkaar worden verbonden. Digitale fabrieks-, lijn- en logistieke modellen maken vroegtijdige validatie, optimalisatie en risicoreductie mogelijk, wat de flexibele, efficiënte en schaalbare productie van batterijcellen ondersteunt.

OpCenter-Siemens-SI-batterijproductie-uitdagingen-bijeenkomst

Systeem voor de uitvoering van de productie

Manufacturing Operations Management verbindt planning, engineering en productie in realtime. Als kern van het digitale ecosysteem van FFB PreFab maakt het transparante, datagestuurde operaties, continue optimalisatie en schaalbare, hoogwaardige productie van batterijcellen mogelijk.

IIoT-platform

Toezichtscontrole en gegevensverzameling bieden een uniform platform voor realtime monitoring, visualisatie en controle in de FFB PreFab. Het zorgt voor transparante operaties, een naadloze gegevensstroom en betrouwbare besluitvorming, wat een efficiënte en schaalbare productie van batterijcellen ondersteunt.

Desigo CC

Bij Fraunhofer FFB gebruikt Siemens Desigo CC om de volledige PreFab-faciliteit te automatiseren en te beheren, inclusief schone en droge ruimtes. Het platform integreert bouwsystemen, zorgt voor operationele transparantie en ondersteunt een efficiënte, schaalbare en duurzame productie van batterijcellen.

Digital Infrastructure

Siemens helpt Fraunhofer FFB de batterijfabriek van de toekomst te bouwen door digitale planning, automatisering, gebouwbeheer en productiesystemen te integreren. Deze verbonden infrastructuur verbetert de efficiëntie, duurzaamheid en schaalbaarheid van de productie van batterijcellen.