Istraživačka ustanova Fraunhofer – istraživanje učinkovitije proizvodnje baterijskih ćelija
2D vidni senzor Dualis tvrtke ifm pažljivo prati proizvodnju elektroda
Elektromobilnost se još uvijek utrkuje brzim trakom diljem svijeta. Samo između 2020. i 2023. udio registriranih električnih vozila povećao se s ispod pet posto na procijenjenih 18 posto — trend očito raste.
Međutim: ako se namjeravani prijelaz mobilnosti želi u potpunosti ostvariti, posebno je potrebna jedna stvar: povećani kapacitet proizvodnje snažnih baterija – i to vrlo brzo. Kao veza između znanosti, istraživanja i industrije, istraživačka ustanova Fraunhofer za proizvodnju baterijskih ćelija FFB namjerava doprinijeti ubrzanju razvoja novih, moćnih ćelijskih formata.
Cilj je za Europu postavljen: EU želi u budućnosti odigrati važniju ulogu na tržištu proizvodnje baterijskih ćelija i sebi je postavila cilj znatnog poboljšanja učinkovitosti proizvodnje već do 2030. godine. To obuhvaća smanjenje odbacivanja na manje od pet posto – ambiciozan poduhvat, kako objašnjava Fabian Kux, istraživački suradnik (osiguravanje kvalitete) na ustanovi Fraunhofer FFB: „Stope odbijanja i dalje su primjetno visoke tijekom cijelog postupka proizvodnje baterija širom svijeta.” Dobro prilagođena postrojenja proizvode oko 10 posto otpada; ovaj postotak može biti još veći tijekom faze povećanja. „Zato je naš cilj ubrzati proizvodnju inovativnih i prije svega učinkovitih baterijskih ćelija”, kaže Kux.
Osiguravanje kvalitete pomoću 2D vidnog senzora
FFB već pripisuje važnu ulogu tehnologiji automatizacije. „Važan element našeg istraživanja jest razraditi kako senzorska tehnologija može pomoći u poboljšanju kvalitete proizvoda i učinkovitosti pojedinih koraka postupka.” U okviru zajedničkog projekta s tvrtkom ifm, Kux i njegov tim testiraju mogućnosti uporabe 2D vidnog senzora Dualis. Dualis provjerava obrise i površine i uspoređuje stvarno stanje s ciljnom specifikacijom. To omogućuje pouzdano otkrivanje najmanjih razlika u pojedinostima, poput nedostajućih pričvrsnih stezaljki ili neispravno oblikovanih navoja. Osim toga, mogu se analizirati dimenzije površine, kao što su — u ovom specifičnom slučaju uporabe — površine primijenjene gnojnice, paste koju čine aktivni materijali, vodljivi aditivi, otapala i vezivna sredstva. Vidni senzor pouzdano prepoznaje neispravnu primjenu i emitira poruku pogreške. Postupak se zatim može prilagoditi kako bi se izbjeglo daljnje odbijanje i održala visoka razina kvalitete proizvoda u proizvodnom postupku. Integriranje vidnog senzora izuzetno je jednostavno: 2D vidni senzor može se parametrizirati za većinu slučajeva uporabe pomoću funkcije poučavanja u besplatnom softveru tvrtke ifm Vision Assistant i njegovih pomoćnika za parametriziranje u samo nekoliko klikova.
Tri područja primjene za Dualis
„U dogovoru s tvrtkom ifm, stručnjakom za automatizaciju, otkrili smo tri područja primjene za koje se Dualis može upotrebljavati”, objašnjava Kux. „Prvo područje primjene obuhvaća otkrivanje nedostataka u svježe primijenjenoj gnojnici elektrode na površini filmske podloge. Kontaminacija ili propuštena područja negativno će utjecati na sigurnost i izvedbe ćelije i zato se moraju identificirati kao otpad”, kaže Kux. „Dimenzije premaza provjeravaju se istovremeno. U kontinuiranom postupku nanošenja mjeri se širina filma; u postupku povremene primjene mjeri se i duljina.”
Na početku proizvodnog postupka, vidni senzor Dualis (O2D5) prati primjenu gnojnice. Dvostrano se praćenje također testira u istraživačkoj ustanovi Fraunhofer.
Uvijek precizno namotano
Ako su obje strane filma premazane, drugi se Dualis upotrebljava za pregled donje strane.
„U ovom slučaju moramo osigurati da se gnojnica nanosi na obje strane u jednakoj mjeri kako bismo zajamčili potrebnu kvalitetu.” U trećem scenariju, Dualis pregledava rub filma i premaz. „Mokra gnojnica nanosi se na film, a zatim prolazi kroz postupak sušenja. Premazani, osušeni film elektrode zatim se namotava. Nepravilno opterećenje može oštetiti film i premaz.
Slika 1: Praznine u premazu gnojnice rezultiraju odbacivanjem i neophodno je da se otkriju. Vidni senzor Dualis tvrtke ifm ukazuje na ovaj nedostatak, pomažući tako da se stopa odbacivanja svede na minimum.
Slika 2: Dualis također pouzdano otkriva nepravilnosti ili jastučiće u primijenjenoj gnojnici, osiguravajući kvalitetu i visoku produktivnost.
Od digitalne replike do putovnice za bateriju
Podatci vidnog senzora mogu se upotrebljavati i u druge svrhe, a ne samo za smanjenje stope odbijanja u ranoj fazi i osiguravanje kvalitete. Od 2026. godine bit će obvezno da sve novoproizvedene baterije imaju putovnicu za baterije. One će sadržavati informacije ne samo o lancu opskrbe i novim ili recikliranim sirovinama koje se upotrebljavaju, već i o izvedbama i zdravlju baterije. „Svi podatci koje senzori bilježe tijekom cijelog proizvodnog postupka mogu se prenijeti na digitalnu repliku. To se tada može upotrebljavati za jednostavno stvaranje putovnice za bateriju.”
Dobar primjer uspješnog partnerstva
Fraunhofer FFB još uvijek je u fazi pokretanja. U budućnosti će lokacija u Münsteru pružiti kapacitet za veliku količinu industrijske proizvodnje. „Cilj nam je omogućiti proizvodnju baterija visoke propusnosti kako bismo zajedno testirali nove tehnologije s industrijskim partnerima u istraživačkim projektima u stvarnim uvjetima. Suradnja je s tvrtkom ifm zato dobar primjer kako s našim partnerima možemo testirati, optimizirati i unaprijediti tehnologije proizvodnje baterijskih ćelija budućnosti.
Završetak
U partnerstvu s istraživačkom ustanovom Fraunhofer za proizvodnju baterijskih ćelija FFB, tvrtka ifm može testirati svoj 2D vidni senzor Dualis u stvarnim uvjetima. U budućnosti će dobiveni uvidi svima pomoći: ustanovi Fraunhofer FFB, tvrtki ifm, proizvođačima baterijskih ćelija i elektromobilnosti u cjelini.
