Snabb körfält för produktion av battericeller

Framtiden för batteriproduktion börjar här. Vid Fraunhofer Research Institution for Battery Cell Production FFB utvecklar team ekonomiskt och miljömässigt hållbara battericeller. Siemens stödjer FFB med innovativ produktionsteknik och mjukvara.

Kontakta oss

Den första fasen av projektet är ”FFB PreFab.” Strax utanför Münster arbetar flera tvärvetenskapliga team med industri- och projektpartners för att undersöka hur ny batteriteknik kan produceras i Tyskland mer effektivt, hållbart, kostnadseffektivt och till högsta kvalitet.

Som en ”forskningsfabrik” sammanför FFB PreFab inte bara vetenskap, teori och praktisk tillämpning utan främjar dem också aktivt. Laboratorierna och produktionslinjerna kommer att bidra till att optimera utrustning, digitaliseringsteknik och celldesign från pilotskala till industriell skala samt förbättra tillverkningsmetoder och processer och sist men inte minst utbilda specialister som behövs.

Skalbar produktion

FFB PreFab möjliggör skalbar batteriproduktion från forskning till industriell nivå. Flexibla system och digital planering möjliggör snabb testning och expansion av ny teknik för effektiv ramp-up och framtida skalning.

Dataintegration

Sömlös dataintegration över system säkerställer transparens och konsekvens. Genom att koppla samman maskiner, processer och digitala verktyg bygger FFB PreFab en enhetlig databas för bättre beslut och kontinuerliga förbättringar.

Hållbar tillverkning

Sustainability är centralt för FFB PreFab, där effektiva processer, optimerad resursanvändning och digitala lösningar möjliggör miljövänlig batteriproduktion samtidigt som de stöder långsiktiga klimat- och energimål.

FFB PreFab öppnades officiellt den 30 april 2024 av representanter från Nordrhein-Westfalen, förbundsregeringen, staden Münster, Fraunhofer-Gesellschaft och Fraunhofer FFB-ledningen (från vänster till höger: Silke Krebs, Ina Brandes, Bettina Stark-Watzinger, Hendrik Wüst, Markus Lewe, Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka, professor Dr. Achim Kampker, professor Dr. Jens Tübke och professor Dr. Simon Lux).

Utforma hållbar omvandling

FFB PreFab har två mål, som också är viktiga riktlinjer för Siemens i företagets entreprenörsverksamhet: möjliggöra innovation och påskynda den digitala omvandlingen för en hållbar framtid. Batteri- och lagringsteknik kommer att vara avgörande för att energi- och transportomställningen ska lyckas och kommer att ge ett betydande bidrag till uppnåendet av klimatmålen. Med sin expertis och årtionden av erfarenhet är Siemens en integrerad del av ekosystemet för lokalt värdeskapande inom elektromobilitet.

Som projektpartner till Fraunhofer FFB stöder Siemens anläggningen, baserad på den öppna digitala affärsplattformen Siemens Xcelerator, med mjukvaru- och hårdvarulösningar för fastighetsautomation och produktionssystem — och framför allt en omfattande digitaliseringsmodell som digitalt kartlägger hela forskningsfabriken, från byggnadsautomation och styrutrustning till produktionslinjer med alla processsteg.

Skalbar, flexibel produktionsarkitektur

Den djupa integrationen av OT (operationell teknik) och IT (informationsteknik) är en viktig förutsättning för att undersöka och optimera en mängd olika tekniker och material under verkliga och branschorienterade förhållanden i FFB PreFab.

Denna OT- och IT-integration gör det möjligt att integrera maskiner från olika tillverkare i en flexibel linjedesign och, genom standardisering av automatisering och gränssnitt, skapar förutsättningar för systemens driftskompatibilitet - viktiga kriterier för en forskningsanläggning där innovativa produktionsscenarier kommer att vara business as usual.

Solutions för det industriella Internet of Things

Utrymme för innovation: FFB PreFab rymmer en komplett produktionsanläggning för battericeller för produktion av påseceller och prismatiska celler för forskningsändamål i industriell skala.

Genom att implementera Manufacturing Execution System (MES) och IIoT-plattformen (Industrial Internet of Things) kan Fraunhofer FFB planera, styra, optimera och flexibelt skala produktionsprocesser. Med byggnadsledningsplattformen Desigo CC kommer Siemens att automatisera bland annat hela FFB PreFab-byggnaden, inklusive ren- och torkrummen, som täcker cirka 1 000 kvadratmeter. Ett toppmodernt tillverkningsutföringssystem (MES) och ett flexibelt produktionsledningssystem kommer att föra samman de olika processerna och data och göra dem tillgängliga för teamen.

Produktionshanteringssystemet Production Management for Batteries, baserat på SIMATIC WinCC OA, är en Industrial Internet of Things (IIoT) plattform som samlar in data från maskin- och processnivå och gör dem tillgängliga för system på högre nivå som MES och IT-applikationer. Orderinformationen behandlas i Siemens Opcenter Execution MES och överförs till maskinerna via IIoT-lagret. Data från maskinerna och systemen kopplas samman via en standardiserad informationsmodell så att all information finns tillgänglig längs hela värdekedjan. Batterispecifika användningsfall och bibliotek säkerställer effektiv och standardiserad konstruktion av funktionerna.

Batteriteknik är en viktig teknik för framtiden. Med FFB PreFab som en öppen battericellsfabrik för forskning och utveckling gör vi ett viktigt bidrag till att främja produktionen av battericeller i Tyskland. På detta sätt tillgodoser vi inte bara efterfrågan på den internationella marknaden utan hjälper också till att framgångsrikt etablera Tyskland och Europa som ett ledande internationellt tekniknav på lång sikt.

Professor Dr. Simon Lux, Verkställande direktör, Fraunhofer FFB

Från FFB Prefab till FFB Fab

Enligt Markus Birkhan, chef för Battery Vertical på Siemens AG, blir resultatet inget mindre än en revolution inom battericellsproduktionen. ”Tillsammans med Fraunhofer FFB vill vi ta batteriindustrin i Tyskland till nästa nivå.” Med detta menar experten kapacitet som snabbt kan utökas, optimal produktionskvalitet och en minskning av avslag tack vare transparenta processer och möjligheten att snabbt skala upp nya eller alternativa batteritekniker.
FFB PreFab är ett viktigt steg mot byggandet av FFB Fab, som kommer att skapa 20 000 kvadratmeter extra produktions- och forskningsutrymme och möjliggöra industriorienterad produktionsforskning och utveckling i gigawatt-sortimentet med systemteknik i stor industriell skala. Münster kommer därmed äntligen att bli Europas ”batteristad”.

Projektpartnerskap för integrerad batteriproduktion

Fraunhofer FFB och Siemens driver framåt standardiseringen och integrationen av processer och system i FFB PreFab i andra projekt. Projektpartnerna klargör därmed viktiga frågor inom forskning och utveckling, men också i produktionen av battericeller, till exempel hur kan data, gränssnitt och interaktion i battericellsproduktion standardiseras? Vilka är fördelarna med Edge-teknik för process- och kvalitetskontroll? Hur kommer en flexibel, skalbar och säker datautbytesplattform för teknisk implementering av en omfattande digitaliseringsstrategi för effektiv och hållbar användning av batteridata att se ut? Och sist men inte minst: Hur kan de digitala tvillingarna av produkten, systemen och byggnaden kombineras för att skapa en heltäckande digital bild av hela fabriken?

FFB PreFab rymmer laboratorier och en komplett battericellsproduktionsanläggning med innovativ europeisk maskinteknik på cirka 6 450 kvadratmeter forskningsutrymme.

Databaserade modeller och optimeringar i modern produktion är bara lika bra som den underliggande datakvaliteten. Effektiv integration av IT- och OT-system krävs för att säkerställa hög datakvalitet i batteriproduktionen. Konsekventa batteriproduktionsstandarder förenklar denna integrationsprocess och är avgörande för att skala upp till gigafactory-nivån.

Arno Schmetz, Gruppledare, datainsamling och aggregering, Fraunhofer FFB

Expertis för morgondagens battericellsproduktion

Siemens stödjer Fraunhofer FFB-projektet med bland annat följande lösningar och system:

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

Fabrik- och processplanering

Simulering är en viktig del av FFB:s preFab-digitaliseringsstrategi, som kopplar samman planering, utveckling och produktion. Digitala fabriks-, linje- och logistikmodeller möjliggör tidig validering, optimering och riskreducering, vilket stöder flexibel, effektiv och skalbar battericellstillverkning.

Opcenter-Siemens-SI-Batteritillverkning-Utmaningar-Möte

Tillverkningsexekveringssystem

Tillverkningsoperationshantering kopplar samman planering, konstruktion och produktion i realtid. Som kärnan i FFB PreFabs digitala ekosystem möjliggör det transparent, datadriven drift, kontinuerlig optimering och skalbar, högkvalitativ battericellstillverkning.

IIoT-plattform

Övervakningskontroll och datainsamling ger en enhetlig plattform för realtidsövervakning, visualisering och kontroll över FFB PreFab. Det säkerställer transparent drift, sömlöst dataflöde och tillförlitligt beslutsfattande, vilket stöder effektiv och skalbar battericellproduktion.

Desigo CC

På Fraunhofer FFB använder Siemens Desigo CC för att automatisera och hantera hela PreFab-anläggningen, inklusive rena och torra rum. Plattformen integrerar byggsystem, säkerställer operativ transparens och stöder effektiv, skalbar och hållbar battericellproduktion.

Digital Infrastructure

Siemens hjälper Fraunhofer FFB att bygga framtidens batterifabrik genom att integrera digital planering, automatisering, fastighetshantering och produktionssystem. Denna uppkopplade infrastruktur förbättrar effektiviteten, hållbarheten och skalbarheten för tillverkning av battericeller.