Eine innovative Serienfertigung, die flexibel in Bezug auf Variantenvielfalt bzw. Stückzahlschwankungen ist und günstige Optionen zur Kapazitätserweiterung beinhaltet, ist die Grundlage für die Etablierung von Elektrofahrzeugen am Markt. AKE technologies hat als erfahrener Automatisierungsexperte im E-Mobility Sektor innovative Prozessabläufe zur automatisierten Herstellung von Batteriemodulen entwickelt. In unserer technischen News-Serie "Modulmontage" stellen wir die einzelnen Produktionsschritte näher vor, gehen auf die Herausforderungen ein und geben einen Einblick in unsere Lösungsansätze.

Modulmontage - PART 1 | Vorbereitungsprozesse für die Batteriemontage aus prismatischen Zellen

Um reibungslose Montageabläufe zu gewährleisten, müssen zunächst diverse Vorbereitungsprozesse an Batteriezellen und Seitenplatten durchgeführt werden. Bei der Vorbereitung der einzelnen Batteriezellen wird bereits bei der Zuführung mittels DMC Scan die Dokumentation und 100-prozentige Rückverfolgbarkeit (Traceability) der Einzelteile sowie aller Prozessdaten sichergestellt. Eine Wareneingangsprüfung mit OCV- (Open Circuit Voltage), IR- (Internal Resistance) und Zelltemperatur-Test garantiert die Verarbeitung von technisch einwandfreien und qualitativ hochwertigen Zellen. Im ersten Prozessschritt der Batteriemontage werden häufig Isolationsfolien auf den Seitenflächen der prismatischen Zellen angebracht, die zur Vermeidung von elektrischem Überschlag zwischen den einzelnen Zellen dienen. Durch die vorherige Reinigung der Zellseitenflächen mittels Plasmabehandlung kann ein staub- und fettfreier Untergrund garantiert werden. Die Anbringung der Folien findet automatisiert statt. Entsprechend der Zellanordnung und je nach Bauteildesign müssen die Isolationsfolien an verschiedenen Seiten angebracht werden. Dabei werden diese mit Hilfe von Handlings- oder Robotersystemen verklebt und sogenannte Liner abgezogen. Im Nachgang findet die Vorbereitung der Seiten- und Endplatten für die Montage statt. Die Flächen werden – abhängig vom verwendeten Material und vom benötigten Reinigungsgrad – mittels Plasmabehandlung oder Laser gereinigt. Anschließend ist auch hier eine Folienapplikation notwendig.

Eine große Herausforderung stellt bei diesem Prozessablauf die Bauteilvarianz und das benötigte Variantenmanagement bei nicht sortenreinem Betrieb dar. Durch richtige Steuerung und Puffersysteme stellen wir eine korrekte Vormontage des jeweiligen Bauteils inklusive Bereitstellung des benötigten Materials zum passenden Zeitpunkt an der richtigen Station sicher. Flexible Greifer und innovative Transportsysteme mit hoher Anpassungsfähigkeit erleichtern die Umsetzung der Variantenvielfalt. Eine Auftrennung in Parallelstationen für unterschiedliche Bearbeitungsschritte ist problemlos möglich, zur Integration von zusätzlich benötigten Prozessabläufen können Loops und Weichen eingebaut werden.

Um die anspruchsvollen Abläufe in den geforderten niedrigen Taktzeiten umsetzen zu können, werden Delta-Picker-Systeme zum Bauteilhandling eingesetzt. Achssysteme bearbeiten die Werkstücke „on the fly“. Kameraprüfungen und 3D Scans werden parallel zum Bearbeitungsprozess durchgeführt. So erreichen wir bei einzelnen Teilprozessen Taktzeiten im Bereich von circa einer Sekunde.

Weitere Teile aus der News-Serie "Modulmontage"

• Modulmontage - PART 2 | Stacking & Welding: Hohe Anforderungen an Prozess-Sicherheit und Qualität
• Modulmontage - PART 3 | Das Zellkontaktiersystem: vom Vormontageprozess bis zur Integration in das Batteriemodul
• Modulmontage - PART 4 | End of Line Tests garantieren korrekte Verarbeitung bei der Produktion von Batteriemodulen