Faixa rápida para produção de células de bateria

O futuro da produção de baterias começa aqui. No Fraunhofer Research Institution for Battery Cell Production FFB, as equipas desenvolvem células de bateria economicamente e ambientalmente sustentáveis. A Siemens apoia o FFB com tecnologias de produção inovadoras e software.

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

Como uma “fábrica de investigação”, o FFB PreFab não só reúne ciência, teoria e aplicação prática como também as promove ativamente. Os laboratórios e as linhas de produção ajudarão a otimizar equipamentos, tecnologias de digitalização e projetos de células da escala piloto à escala industrial, bem como a melhorar os métodos e processos de fabrico e, por último mas não menos importante, a formar especialistas urgentemente necessários.

Produção escalável

O FFB PreFab permite a produção de baterias escaláveis desde a investigação até ao nível industrial. Os sistemas flexíveis e o planeamento digital permitem testes rápidos e expansão de novas tecnologias para uma aceleração eficiente e escalabilidade futura.

Integração de dados

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

Fabricação sustentável

A Sustainability é fundamental para o FFB PreFab, onde processos eficientes, utilização otimizada de recursos e soluções digitais permitem a produção de baterias ambientalmente responsável, apoiando simultaneamente objetivos climáticos e energéticos a longo prazo.

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

Moldar a transformação sustentável

O FFB PreFab tem dois objetivos, que também são orientações importantes para a Siemens nas suas atividades empresariais empresariais: permitir 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 um contributo significativo para o cumprimento das metas climáticas. Com a sua expertise e décadas de experiência, a Siemens é parte integrante do ecosystem de criação de valor local na eletromobilidade.

Como parceira de projeto da Fraunhofer FFB, a Siemens está a apoiar a instalação, com base na plataforma empresarial 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 investigação, desde a automação predial e equipamento de controlo até às linhas de produção com todas as etapas do processo.

Arquitectura 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 grande variedade de tecnologias e materiais em condições do mundo real e orientadas para a indústria no FFB PreFab.

Esta integração OT e TI permite que máquinas de diferentes fabricantes sejam integradas num projeto de linha flexível e, através da normalização da automação e interfaces, cria as condições para a interoperabilidade dos sistemas — critérios importantes para uma instalação de produção de investigação em que cenários de produção inovadores serão business as usual.

Solutions para a Internet Industrial das Coisas

Espaço para inovação: o FFB PreFab alberga uma instalação completa de produção de células de bateria para a produção de células de bolsa e células prismáticas para fins de investigação à escala industrial.

Ao implementar o Manufacturing Execution System (MES) e a plataforma IIoT (Industrial Internet of Things), o Fraunhofer FFB é capaz de planear, controlar, otimizar e escalar de forma flexível os processos de produção. Com a plataforma de gestão de edifícios Desigo CC a Siemens irá automatizar, entre outras coisas, todo o edifício FFB PreFab, incluindo as salas limpas e secas, que cobrem cerca de 1.000 metros quadrados. Um sistema de execução de manufatura (MES) de última geração e um sistema de gestão de produção flexível reunirão os vários processos e dados e os disponibilizarão às equipas.

O sistema de gestão da produção para baterias, baseado no SIMATIC WinCC OA, é uma plataforma Industrial Internet of Things (IIoT) que recolhe dados do nível da máquina e do processo e os disponibiliza para sistemas de nível superior, como MES e aplicações de TI. As informações da encomenda são processadas no SIemens Opcenter Execution MES e transferidas para as máquinas através da camada IIoT. Os dados das máquinas e sistemas estão ligados em rede através de um modelo de informação normalizado para que toda a informação esteja disponível 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 da bateria é uma tecnologia chave do futuro. Com o FFB PreFab como uma fábrica aberta de células de bateria para investigação e desenvolvimento, estamos a dar uma contribuição importante para o avanço da produção de células de bateria na Alemanha. Desta forma, não estamos apenas a responder à procura do mercado internacional mas também a ajudar a estabelecer com sucesso a Alemanha e a Europa como um centro tecnológico internacional líder a longo prazo.

Prof. Dr. Simon Lux, Director-geral, Fraunhofer FFB

Do FFB PreFab ao FFB Fab

De acordo com Markus Birkhan, Chefe da Vertical de Baterias da Siemens AG, o resultado será nada menos do que uma revolução na produção de células de bateria. “Juntamente com o Fraunhofer FFB, queremos levar a indústria de baterias na Alemanha para o próximo nível.” Com isso, o especialista significa capacidade que pode ser rapidamente expandida, ótima qualidade de produção e uma redução nos rejeitos graças a processos transparentes e à capacidade de aumentar rapidamente tecnologias de bateria 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 investigação e permitirá investigação e desenvolvimento de produção orientados para a indústria na gama de gigawatts com tecnologia de sistema em grande escala industrial. Münster vai assim finalmente tornar-se a “Cidade das Baterias” da Europa.

Parceria de projeto para produção integrada de baterias

O Fraunhofer FFB e a Siemens estão a impulsionar a normalização e integração de processos e sistemas no FFB PreFab noutros projetos. Os parceiros do projeto estão assim a esclarecer questões importantes na investigação e desenvolvimento, mas também na produção de células de bateria, tais como, como podem os dados, as interfaces e a interação na produção de células de bateria ser normalizados? Quais são os benefícios das tecnologias de ponta para controle de processo 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 podem os gémeos digitais do produto, dos sistemas e do edifício ser combinados para criar uma imagem digital abrangente de toda a fábrica?

O FFB PreFab alberga laboratórios e uma instalação completa de produção de células de bateria com tecnologia de máquina europeia inovadora em cerca de 6.450 metros quadrados de espaço de investigação.

Modelos baseados em dados e otimizações na produção moderna são tão bons quanto a qualidade dos dados subjacente. É necessária uma integração eficaz dos sistemas de TI e TO para garantir a alta qualidade dos dados na produção de baterias. Padrões consistentes de produção de baterias simplificam este processo de integração e são essenciais para escalar até ao nível da gigafábrica.

Arno Schmetz, Líder do Grupo, Aquisição e Agregação de Dados, Fraunhofer FFB

Experiência para a produção de células de bateria de amanhã

A Siemens está a apoiar o projeto Fraunhofer FFB com estas soluções e sistemas, entre outros:

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Planeamento de fábrica e processos

A simulação é um elemento-chave da estratégia de digitalização FFB PreFab, conectando o planeamento, o desenvolvimento e a produção. Os modelos digitais de fábrica, linha e logística permitem validação antecipada, otimização e redução de risco, suportando o fabrico de células de bateria flexível, eficiente e escalável.

OPCENTER-SIEMENS-SI-Bateria-Fabricação-Desafios - Reunião

Sistema de execução de fabrico

A gestão das operações de fabrico liga o planeamento, a engenharia e a produção em tempo real. Como núcleo do ecosystem digital FFB PreFab, permite operações transparentes e orientadas por dados, otimização contínua e fabrico de células de bateria escaláveis e de alta qualidade.

Plataforma IIoT

O controlo de supervisão e a aquisição de dados fornecem uma plataforma unificada para monitorização, visualização e controlo em tempo real através do FFB PreFab. Garante operações transparentes, fluxo de dados contínuo e tomada de decisão fiável, suportando a produção eficiente e escalável de células de bateria.

Desigo CC

Na Fraunhofer FFB, a Siemens utiliza Desigo CC para automatizar e gerir toda a instalação PreFab, incluindo salas limpas e secas. A plataforma integra sistemas prediais, garante transparência operacional e suporta a produção de células de bateria eficiente, escalável e sustentável.

Digital Infrastructure

A Siemens ajuda a Fraunhofer FFB a construir a fábrica de baterias do futuro através da integração de planeamento digital, automação, gestão de edifícios e sistemas de produção. Esta infraestrutura conectada melhora a eficiência, a sustentabilidade e a escalabilidade do fabrico de células de bateria.