Via rápida para produção de células de bateria

O futuro da produção de baterias começa aqui. Na Instituição de Pesquisa Fraunhofer para Produção de Células de Bateria FFB, as equipes desenvolvem células de bateria econômicas e ambientalmente sustentáveis. A Siemens apoia a FFB com tecnologias de produção e software inovadores.

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A primeira fase do projeto é o “FFB PreFab”. Nos arredores de Münster, várias equipes interdisciplinares estão trabalhando com parceiros da indústria e do projeto para pesquisar como novas tecnologias de baterias podem ser produzidas na Alemanha de forma mais eficiente, sustentável, econômica e com a mais alta qualidade.

Como uma “fábrica de pesquisa”, o FFB PreFab não apenas reúne ciência, teoria e aplicação prática, mas também as promove ativamente. Os laboratórios e as linhas de produção ajudarão a otimizar equipamentos, tecnologias de digitalização e projetos de células de escala piloto a escala industrial, além de aprimorar métodos e processos de fabricação e, por último, mas não menos importante, treinar especialistas urgentemente necessários.

Produção escalável

O FFB PreFab permite a produção escalável de baterias, desde a pesquisa até o nível industrial. Sistemas flexíveis e planejamento digital permitem testes rápidos e expansão de novas tecnologias para um aumento eficiente e uma escalabilidade futura.

Integração de dados

A integração perfeita de dados entre os sistemas garante transparência e consistência. Ao vincular máquinas, processos e ferramentas digitais, o FFB PreFab constrói uma base de dados unificada para melhores decisões e melhoria contínua.

Fabricação sustentável

A sustentabilidade é fundamental para o FFB PreFab, onde processos eficientes, uso otimizado de recursos e soluções digitais permitem a produção de baterias ambientalmente responsável, ao mesmo tempo em que apoiam metas climáticas e energéticas de longo prazo.

O FFB PreFab foi inaugurado oficialmente em 30 de abril de 2024 por representantes da Renânia do Norte-Vestfália, do Governo Federal, da cidade de Münster, da Fraunhofer-Gesellschaft e da administração da Fraunhofer FFB (da esquerda para a direita: Silke Krebs, Ina Brandes, Bettina Stark-Watzinger, Hendrik Wüst, Markus Lewe, Dra. Ing. Holger Hanselka, Prof. Dr. Achim Kampker, Prof. Dr. Jens Tübke e Prof. Dr. Simon Lux).

Moldando a transformação sustentável

O FFB PreFab tem dois objetivos, que também são diretrizes importantes para a Siemens em suas atividades empresariais corporativas: possibilitar a inovação e acelerar a transformação digital para um futuro sustentável. As tecnologias de bateria e armazenamento serão fundamentais para o sucesso da transição de energia e transporte e darão uma contribuição significativa para o alcance das metas climáticas. Com sua expertise e décadas de experiência, a Siemens é parte integrante do ecossistema de criação de valor local em eletromobilidade.

Como parceira de projeto da Fraunhofer FFB, a Siemens está apoiando a instalação, baseada na plataforma de negócios digital aberta Siemens Xcelerator, com soluções de software e hardware para automação predial e sistemas de produção — e, acima de tudo, um modelo de digitalização abrangente que mapeará digitalmente toda a fábrica de pesquisa, desde os equipamentos de automação e controle predial até as linhas de produção com todas as etapas do processo.

Arquitetura de produção escalável e flexível

A profunda integração de OT (tecnologia operacional) e TI (tecnologia da informação) é um pré-requisito essencial para investigar e otimizar uma ampla variedade de tecnologias e materiais em condições reais e orientadas para a indústria no FFB PreFab.

Essa integração de OT e TI permite que máquinas de diferentes fabricantes sejam integradas em um projeto de linha flexível e, por meio da padronização de automação e interfaces, cria as condições para a interoperabilidade dos sistemas — critérios importantes para uma instalação de produção de pesquisa na qual cenários de produção inovadores funcionarão normalmente.

Soluções para a Internet das Coisas Industrial

Espaço para inovação: o FFB PreFab abriga uma instalação completa de produção de células de bateria para a produção de células de bolsa e células prismáticas para fins de pesquisa em escala industrial.

Ao implementar o Sistema de Execução de Fabricação (MES) e a plataforma IIoT (Internet Industrial das Coisas), a Fraunhofer FFB é capaz de planejar, controlar, otimizar e escalar de forma flexível os processos de produção. Com a plataforma de gerenciamento de edifícios Desigo CC, a Siemens automatizará, entre outras coisas, todo o edifício FFB PreFab, incluindo as salas de limpeza e secagem, que cobrem cerca de 1.000 metros quadrados. Um sistema de execução de manufatura (MES) de última geração e um sistema flexível de gerenciamento de produção reunirão os vários processos e dados e os disponibilizarão para as equipes.

O sistema de gerenciamento de produção de gerenciamento de produção de baterias, baseado no SIMATIC WinCC OA, é uma plataforma de Internet das Coisas Industrial (IIoT) que coleta dados do nível da máquina e do processo e os disponibiliza para sistemas de nível superior, como MES e aplicativos de TI. As informações do pedido são processadas no Siemens Opcenter Execution MES e transferidas para as máquinas por meio da camada IIoT. Os dados das máquinas e dos sistemas são conectados em rede por meio de um modelo de informações padronizado para que todas as informações estejam disponíveis ao longo de toda a cadeia de valor. Casos de uso e bibliotecas específicos da bateria garantem uma engenharia eficiente e padronizada das funções.

A tecnologia de baterias é uma tecnologia-chave do futuro. Com o FFB PreFab como uma fábrica aberta de células de bateria para pesquisa e desenvolvimento, estamos dando uma contribuição importante para o avanço da produção de células de bateria na Alemanha. Dessa forma, não estamos apenas atendendo à demanda do mercado internacional, mas também ajudando a estabelecer com sucesso a Alemanha e a Europa como um importante centro internacional de tecnologia a longo prazo.

Prof. Dr. Simon Lux, Diretor administrativo, Fraunhofer FB

Do FFB PreFab ao FFB Fab

De acordo com Markus Birkhan, chefe da Battery Vertical da Siemens AG, o resultado será nada menos que uma revolução na produção de células de bateria. “Junto com o Fraunhofer FFB, queremos levar a indústria de baterias na Alemanha para o próximo nível.” Com isso, o especialista entende capacidade que pode ser expandida rapidamente, ótima qualidade de produção e redução de rejeições graças a processos transparentes e à capacidade de ampliar rapidamente tecnologias de baterias novas ou alternativas.
O FFB PreFab é um passo importante para a construção do FFB Fab, que criará 20.000 metros quadrados de espaço adicional de produção e pesquisa e permitirá pesquisa e desenvolvimento de produção orientados para a indústria na faixa de gigawatts com tecnologia de sistema em grande escala industrial. Münster finalmente se tornará a “Cidade das Baterias” da Europa.

Parceria de projeto para produção integrada de baterias

O Fraunhofer FFB e a Siemens estão impulsionando a padronização e integração de processos e sistemas no FFB PreFab em outros projetos. Os parceiros do projeto estão, portanto, esclarecendo questões importantes em pesquisa e desenvolvimento, mas também na produção de células de bateria, como dados, interfaces e interações na produção de células de bateria podem ser padronizados? Quais são os benefícios das tecnologias de ponta para controle de processos e qualidade? Como será uma plataforma de troca de dados flexível, escalável e segura para a implementação técnica de uma estratégia abrangente de digitalização para o uso eficiente e sustentável dos dados da bateria? E por último, mas não menos importante: como os gêmeos digitais do produto, dos sistemas e do edifício podem ser combinados para criar uma imagem digital abrangente de toda a fábrica?

O FFB PreFab abriga laboratórios e uma instalação completa de produção de células de bateria com tecnologia inovadora de máquinas europeias em cerca de 6.450 metros quadrados de espaço de pesquisa.

Os modelos e otimizações baseados em dados na produção moderna são tão bons quanto a qualidade subjacente dos dados. A integração efetiva dos sistemas de TI e OT é necessária para garantir a alta qualidade dos dados na produção de baterias. Padrões consistentes de produção de baterias simplificam esse processo de integração e são essenciais para a expansão até o nível de gigafábrica.

Arno Schmetz, Líder de grupo, aquisição e agregação de dados, Fraunhofer FB

Experiência para a produção de células de bateria do futuro

A Siemens está apoiando o projeto Fraunhofer FFB com essas soluções e sistemas, entre outros:

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Planejamento de fábrica e processo

A simulação é um elemento-chave da estratégia de digitalização do FFB PreFab, conectando planejamento, desenvolvimento e produção. Modelos digitais de fábrica, linha e logística permitem validação precoce, otimização e redução de riscos, apoiando a fabricação flexível, eficiente e escalável de células de bateria.

Reunião de desafios de fabricação de baterias OpCenter-Siemens-SI

Sistema de execução de fabricação

O gerenciamento de operações de manufatura conecta planejamento, engenharia e produção em tempo real. Como núcleo do ecossistema digital FFB PreFab, ele permite operações transparentes e baseadas em dados, otimização contínua e fabricação de células de bateria escaláveis e de alta qualidade.

Plataforma IIoT

O controle de supervisão e a aquisição de dados fornecem uma plataforma unificada para monitoramento, visualização e controle em tempo real em todo o FFB PreFab. Ele garante operações transparentes, fluxo de dados contínuo e tomada de decisões confiável, apoiando a produção eficiente e escalável de células de bateria.

Desigo CC

No Fraunhofer FFB, a Siemens usa o Desigo CC para automatizar e gerenciar toda a instalação pré-fabricada, incluindo salas limpas e secas. A plataforma integra sistemas prediais, garante transparência operacional e oferece suporte à produção eficiente, escalável e sustentável de células de bateria.

Digital Infrastructure

A Siemens ajuda a Fraunhofer FFB a construir a fábrica de baterias do futuro, integrando sistemas digitais de planejamento, automação, gerenciamento de edifícios e produção. Essa infraestrutura conectada melhora a eficiência, a sustentabilidade e a escalabilidade da fabricação de células de bateria.