In der Fertigung von Batteriezellen und -packs kommt es vor allem auf die Optimierung der Prozesse

In der Fertigung von Batteriezellen und -packs kommt es vor allem auf die Optimierung der Prozesse an. Bilder: Siemens / Fotolia

Siemens unterstützt die Großserienfertigung von Batterien mit einem umfassenden Lösungsportfolio, von Automatisierungs- und Antriebstechnologie bis hin zu Fertigungsplanungs- und Konstruktionssoftware. ke NEXT war vor Ort in Nürnberg, um herauszufinden, wie diese Unterstützung für Maschinenbauer konkret aussieht.

Mit ihr stehen oder fallen einige der viel gepriesenen Zukunftstechnologien: Die Batterie. Oder besser, die Sekundärbatterie, die wiederaufladbare. Ohne Batterie keine Smartphones, Tablets und Laptops. Und die Aufgaben werden immer größer: Elektroautos, Zwischenspeicher für Erneuerbare Energien, unterbrechungsfreie Stromversorgung für sensible IT und sogar für ganze Werkhallen. Mit den kleinen Zellen für die Unterhaltungselektronik kommt man da nicht weit.

Siemens globales Netzwerk

Siemens bietet für viele Branchen mehr als nur Produkte. Neben Branchen- und Technologiewissen zählt auch das umfassende globale Netzwerk. Bilder: Siemens

Die Batteriebranche ist daher in Bewegung. Zwar sind sich die meisten Experten einig, dass sich mittelfristig auf chemischer Seite die Lithium-Ionen-Technologie für den Massenmarkt durchsetzen wird. Diese Batterien aber in hohen Leistungsgrößen, in hohen Stückzahlen und zu marktfähigen Preisen zu fertigen, stellt vielerorts noch eine große Herausforderung dar. Hersteller und Anwender arbeiten an Konzepten mit unterschiedlichen Zellengrößen und -formaten. Im nächsten Schritt werden diese dann zu größeren Einheiten, den so genannten Packs, zusammengefügt. Das erfordert hochpräzise Maschinen und viel Prozess-Know-how.

Siemens Branchen- und Technologiewissen

A) Umfangreiches Automatisierungs-und Antriebs-Portfolio für offene und durchgängige Automatisierungskonzpete in der Batterieindustrie (TIA). B) Jahrzehntelange Erfahrung mit den Kerntechnologien für die Batteriefertigung in andern Branchen wie etwa Converting aus der Papierindustrie. C) Know-how in der Batteriebranche: Vom Prozess über Automatisierung bis hin zur Zellchemie mit Referenzen in allen Wertschöpfungsstufen. D) Umfangreiches globales Netzwerk nicht nur für den Produktvertrieb, sondern auch für Training, Consulting und Networking.

Chancen auch für deutsche Hersteller

Ersteres können heimische Maschinenhersteller sehr gut. Beim zweiten Punkt sieht es schlechter aus: Beim Prozesswissen hat die deutsche Industrie in der Vergangenheit Federn gelassen. Europäische Hersteller haben ihr Batteriegeschäft vor Jahrzehnten nach Asien verkauft, weshalb heute die Global Player Sanyo-Panasonic, LG oder Samsung heißen. In Japan und Südkorea konnte sich so in enger Kooperation von Batterie- und Maschinenherstellern ein erkennbarer Wissensvorsprung etablieren.

Zum Glück für an der Batterietechnik interessierte deutsche Hersteller gibt es Bewegungen am globalen Markt, die eine heimische Batterieproduktion wieder ankurbeln könnten. Denn Batterien sind schwer. Der Transport um den halben Erdball fällt buchstäblich ins Gewicht. Zudem ist es Gefahrgut. Wenn nun für Hybrid- und Elektroautos immer mehr Batterien benötigt werden, ist es sinnvoll, auch die Herstellung derselben in die Nähe der Autohersteller zu verlagern. In Europa also beispielsweise nach Frankreich, Italien und Deutschland. Gleiches gilt für Speichereinheiten, die die Fluktuation der regenerativen Energieerzeugung puffern sollen. Zu guter Letzt: Sich für sein Kerngeschäft alleine auf Hersteller zum Beispiel aus Südkorea zu verlassen, ist schon aus geopolitischer Sicht unklug. Despoten als Nachbar sind unberechenbar.

Zusammenfassend kann man sagen: Die Batterieherstellung ist ein globaler Wachstumsmarkt. Die Chancen stehen gut, dass im Zuge eines Onshoring-Prozesses Fertigungskapazitäten nach Europa kommen. Und selbst wenn das nicht passieren sollte, ist alleine das globale Wachstum Grund genung, sich als Maschinenhersteller das Betätigungsfeld einmal näher anzusehen. Schließlich: So ganz Ahnungslos sind deutsche Ingeniere ja auch nicht: Die Fähigkeit, komplexe Linienprozesse zu erfassen und optimierte Lösungen zu entwickeln, haben sie im Rahmen der Produktion von Solarzellen bereits unter Beweis gestellt.

Fertigung von Batteriezellen und -packs

In der Fertigung von Batteriezellen und -packs kommt es vor allem auf die Optimierung der Prozesse an. Bilder: Siemens

Die Linie im Auge behalten

Die Aufgabe ist in der Batteriefertigung allerdings nicht so einfach. Der Prozess besteht aus einer fein abgestimmten Kette an Wertschöpfungsschritten. Das Mixen der Chemie, Trocknung, Converting, Assemblierung von Zellen und Packs, das gesamte Handling – alle Abläufe müssen genau justiert und kontinuierlich kontrolliert werden.

Scada-Systemen wie WinCC

Die Fertigungslinie immer im Blick: Mit Scada-Systemen wie WinCC bietet Siemens auch die passenden Tools, um die Prozesse zu überwachen. Bild: Siemens

Für europäische Maschinenbauer, die bislang eher spezialisierte Maschinen für einzelne Bearbeitungsschritte herstellen, empfiehlt sich daher ein Perspektivenwechsel, ein Blick auf die Linienintegration. Da der Erfolg der Fertigung wesentlich vom Verständnis und der Optimierung des Gesamtprozesses abhängt, ist in dieser Branche für die Zukunft ein Trend weg von spezialisierten Maschinen-Anbietern für einzelne Prozessschritte hin zu Herstellern von Inline-Maschinen anzunehmen. Die perfekt gemischte Chemie hilft wenig, wenn sie danach unsauber aufgetragen wird, viele Parameter beeinflussen sich hier gegenseitig. Stichworte wie durchgängige Datenhaltung und Steuerung, Systemgedanke und die Vereinheitlichung von Schnittstellen erhalten da einen ganz neuen Stellenwert.

Unterstützung vom Großkonzern

Siemens hat diese Herausforderungen erkannt und bietet seinen Kunden daher Unterstützung entlang der gesamten industriellen Wertschöpfungskette. Das technische Know-how ist vorhanden, zum Teil aus vergleichbaren Prozessen aus der Papier- oder Solarindustrie schon seit Jahrzehnten. Das spezielle Branchen-Know-how bietet der Hersteller durch spezialisierte Abteilungen, die zusammen mit Kunden und Maschinenbauern die Prozesse durchdenken.

Volles Programm auch für die Batterie

Volles Programm auch für die Batterie: Von Umrichter, Steuerung und Visualisierung bis zum Engineering-Tool hat Siemens alles im Portfolio. Bild: Siemens

Und natürlich hat Siemens ein umfassendes Produktportfolio. Angefangen bei PLM-Software für das Design und Simulation von Produkten und der Produktionsprozesse über Planung und Engineering bis hin zur Lieferung eines umfassenden Angebots von Automatisierungs- und Antriebstechnikkomponenten. Zentral sind dabei sicherlich – je nach Anforderungen – Scada-Systeme oder Simatic-IT zur Überwachung der Linien und zur Prozessteuerung sowie die dazugehörige Steuerungstechnik zu nennen. Der global verfügbare Service ist dabei ein weiterer Vorteil. Da gibt es eigentlich keine Ausrede mehr, sich nicht in der Batterietechnik zu engagieren, oder?

Lesen Sie hierzu auch unser Interview mit Johannes Röck, Siemens: „Das Thema Qualität bestimmt den Preis

Von Wolfgang Kräußlich
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Wolfgang KräußlichWolfgang Kräußlich
Leitender Chefredakteur
Konstruktionsmedien

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