Projekt: Digitalisierte Batteriezellenproduktion 4.0 - DigiBattPro 4.0

Abstract

Im Vorhaben DigiBattPro 4.0 wurden Digitalisierungslösungen für die industrielle Batteriezellproduktion entwickelt und in industrienahen Anwendungsfällen erprobt. Ziel war es, Maschinen-, Prozess-, Produkt- und Qualitätsdaten über mehrere Prozessschritte hinweg strukturiert zu erfassen, semantisch zu verknüpfen und für digitale Services nutzbar zu machen. Hierzu wurden ein übertragbares Digitalisierungsframework, modulare IT-Architekturen, standardisierte Datenanbindungen, Traceability-Konzepte, datenbasierte Qualitäts- und Prozessmodelle sowie nutzerorientierte Assistenz- und Visualisierungslösungen erarbeitet. Ein zentrales Ergebnis ist der Aufbau eines digitalen Rückgrats für die Batteriezellfertigung. Dieses umfasst Ansätze zur Maschinenanbindung, Zeitreihendatenhaltung, MES-/ERP-Integration, semantischen Datenstrukturierung und serviceorientierten Nutzung von Produktionsdaten. Darüber hinaus wurde eine markerfreie Traceability von Elektrodenmaterialien untersucht und validiert, bei der natürliche Oberflächen- und Mikrostrukturmerkmale als digitale Fingerprints genutzt werden. Dadurch können Elektrodenabschnitte ohne zusätzliche Markierung entlang der Prozesskette wiedererkannt und mit Prozess- sowie Qualitätsdaten verknüpft werden. Weitere Ergebnisse betreffen digitale Methoden zur Unterstützung von Ramp-up und Inbetriebnahme, inlinefähige Qualitätsprüfungen, datenbasierte Prozessoptimierung, Predictive Maintenance sowie Grundlagen für Battery Passport, Product Carbon Footprint und produktionsnahes Nachhaltigkeitsmonitoring. Ergänzend wurden kritische Zellparameter, insbesondere laserstrukturierte Elektroden und keramische Funktionsschichten, hinsichtlich ihres Potenzials für Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Nachhaltigkeit untersucht. Das Vorhaben zeigt, dass digitaler Mehrwert in der Batteriezellproduktion nicht durch einzelne Softwarelösungen entsteht, sondern durch das Zusammenspiel aus verlässlichem Datenzugang, semantischer Datenbeschreibung, Prozessverständnis, konkreten Use Cases und nutzerorientierten Werkzeugen. DigiBattPro 4.0 leistet damit einen Beitrag zur transparenten, effizienten, qualitätsgesicherten und nachhaltigeren Batteriezellfertigung am Standort Deutschland.