Fraunhofer Araştırma Enstitüsü – daha verimli akü hücresi üretimine yönelik araştırma
ifm'nin Dualis 2D görüntü sensörü elektrot üretimini yakından takip ediyor
Elektromobilite dünya çapında hızlı şeritte yarışmaya devam ediyor. Sadece 2020 ve 2023 yılları arasında, kayıtlı elektrikli araçların oranı yüzde beşin altından tahmini yüzde 18'e yükseldi ve bu trend yükselerek devam ediyor.
Ancak: Amaçlanan mobilite geçişinin tam olarak gerçekleştirilebilmesi için özellikle bir şey gerekiyor: Güçlü akülerin üretim kapasitesinin artırılması - hem de çok yakında. Fraunhofer Akü Hücresi Üretimi Araştırma Enstitüsü FFB bilim, araştırma ve endüstri arasındaki köprü olarak yeni, güçlü hücre formatlarının geliştirilmesinin hızlandırılmasını sağlamaya katkıda bulunmayı amaçlıyor.
Avrupa için hedef belirlendi: AB, gelecekte akü hücresi üretim pazarında daha önemli bir rol oynamayı hedefliyor ve kendine 2030 gibi erken bir tarihte üretim verimliliğini önemli ölçüde artırma şeklinde bir hedef belirledi. Fraunhofer FFB'de Araştırma Görevlisi (Kalite Güvencesi) olarak çalışan Fabian Kux'un açıkladığı gibi bu, ıskarta oranının yüzde beşin altına indirilmesini de içerecek olan iddialı bir taahhüttür: "Dünya çapında tüm akü üretim prosesi zinciri boyunca ıskarta oranları hâlâ dikkat çekici şekilde yüksek." İyi yapılandırılmış tesisler yaklaşık yüzde 10 ıskarta üretiyor; Üretimin arttırılması aşamasında bu oran daha da yüksek olabilir. Kux: "Bu nedenle amacımız yenilikçi ve her şeyden önemlisi verimli akü hücrelerinin üretimini hızlandırmaktır".
2D görüntü sensörleri kullanarak kalite güvencesi sağlamak
FFB, şimdiden otomasyon teknolojisine önemli bir rol atfediyor. "Araştırmalarımızın önemli bir noktasını, sensör teknolojisinin ürünlerin kalitesini ve münferit proses adımlarının verimliliğini artırmaya nasıl yardımcı olabileceği üzerinde çalışmak oluşturuyor." Kux ve ekibi, ifm ile ortak bir proje çerçevesinde örneğin Dualis 2D görüntü sensörünün kullanım olanaklarını test ediyor. Dualis, konturları ve yüzeyleri kontrol ediyor ve gerçek durumu belirlenmiş hedeflerle karşılaştırıyor. Bu da, kaybolan tutma klipsleri veya deforme olmuş dişler gibi ayrıntılardaki en küçük farklılıkların güvenilir bir şekilde algılanmasını sağlıyor. Ayrıca, bu özel kullanım örneğindeki yüzey boyutları, uygulanan aktif malzemeler, iletken katkı maddeleri, solventler ve bağlayıcı maddelerden oluşan bir macun olan bulamacın boyutları analiz edilebiliyor. Görüntü sensörü, hatalı bir uygulamayı güvenilir bir şekilde tanıyor ve bir arıza mesajı üretiyor. Daha sonra proses, daha fazla ıskarta oluşmasını önlemek ve üretim prosesinde yüksek ürün kalitesini korumak için yeniden ayarlanabilir. Görüntü sensörünün entegrasyonu son derece basittir: 2D görüntü sensörü, ücretsiz ifm Vision Assistant yazılımının öğretme fonksiyonu ve parametrelendirme asistanları ve birkaç fare tıklaması aracılığıyla çoğu kullanım örneği için parametrelendirilebilir.
Dualis'e yönelik üç uygulama
Kux bu durumu, "Otomasyon uzmanı ifm'ye danışarak Dualis'in kullanılabileceği üç uygulama tanımladık" sözleriyle açıklıyor. Kux, sözlerine şu şekilde devam ediyor: "İlk uygulama, film alt tabakasının yüzeyine yeni uygulanmış elektrot bulamacındaki kusurların algılanmasını içeriyor. Gördüğünüz gibi, kirlenme veya gözden kaçan alanlar hücrenin güvenliği ve performansı üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olacaktır ve bu yüzden ıskarta olarak tanımlanmalıdır". "Aynı zamanda kaplamanın boyutları kontrol ediliyor. Sürekli bir uygulama prosesinde filmin genişliği ölçülüyor; aralıklı bir uygulama prosesinde ise uzunluk da ölçülüyor."
Dualis görüntü sensörü (O2D5), üretim prosesinin başlangıcında bulamaç uygulamasını izler. Fraunhofer Araştırma Enstitüsü'nde çift taraflı izleme de test ediliyor.
Her zaman hassas bir şekilde sarılır
Bir filmin her iki tarafı da kaplanıyorsa, alt tarafı incelemek için ikinci bir Dualis kullanılıyor.
"Bu durumda, gerekli kaliteyi sağlamak için bulamacın her iki tarafa da eşit ölçüde uygulandığından emin olmamız gerekiyor." Üçüncü senaryoda, Dualis, filmin ve kaplamanın kenarını inceliyor. "Islak bulamaç filme uygulanıyor ve ardından bir kurutma prosesinden geçiyor. Kaplanmış, kurutulmuş elektrot filmi daha sonra sarılıyor. Aksi takdirde düzensiz yük filme ve kaplamaya zarar verebilir.
Resim 1: Bulamaç kaplamasındaki boşluklar ürünün reddedilmesine neden olur ve bunların tanımlanması zorunludur. ifm'nin Dualis görüntü sensörü bu kusuru gösterir, böylece ret oranının minimum seviyede tutulmasına yardımcı olur.
Resim 2: Dualis ayrıca, uygulanan bulamaçtaki düzensizlikleri veya cepleri güvenilir bir şekilde tanımlayarak kalite ve yüksek verimlilik sağlar.
Dijital ikizden akü pasaportuna
Görüntü sensörü verileri sadece reddetme oranını erken bir aşamada azaltmak ve kaliteyi sağlamak için kullanılmaz. 2026 yılından itibaren, yeni üretilen tüm akülerin bir akü pasaportuna sahip olması zorunlu olacak. Bu pasaport sadece tedarik zinciri ve kullanılan yeni veya geri dönüştürülmüş hammaddeler hakkında değil, aynı zamanda akünün performansı ve durumuyla ilgili bilgileri de içerecek. "Sensörlerin tüm üretim prosesi boyunca kaydettiği tüm veriler dijital ikize aktarılabilir. Bu veriler daha sonra akü pasaportunu kolayca oluşturmak için kullanılabilir."
Başarılı bir ortaklığa iyi bir örnek
Fraunhofer FFB hâlâ başlangıç aşamasındadır. Münster'deki tesis gelecekte yüksek hacimli, endüstriyel ölçekte üretim kapasitesi sağlayacak. "Bunun amacı, araştırma projelerinde endüstrideki ortaklarımızla yeni teknolojileri gerçek koşullarda birlikte test etmek için yüksek verimle akü üretmemizi sağlamak. Dolayısıyla ifm ile yapılan işbirliği, geleceğin akü hücresi üretim teknolojilerini ortaklarımızla birlikte nasıl test edebileceğimize, optimize edebileceğimize ve geliştirebileceğimize iyi bir örnek teşkil ediyor.
Sonuç
ifm, Fraunhofer Akü Hücresi Üretimi Araştırma Enstitüsü FFB ile işbirliği içinde Dualis 2D görüntü sensörünü gerçek koşullarda test edebiliyor. Gelecekte, elde edilen bilgiler herkese yardımcı olacak: Fraunhofer FFB, ifm, akü hücresi üreticileri ve bir bütün olarak elektromobilite.
