InteKal – Intelligente Kalandrierung

Im deutschen Kompetenzcluster zur Intelligenten Batteriezellproduktion (InZePro) bündeln die führenden Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der Produktion von Lithium-Ionen-Batteriezellen ihre Kompetenzen, um in gemeinsamen Kooperationsprojekten Wissen und Expertise zu Produktionsprozessen und prozesskettenübergreifenden Zusammenhängen auf- und auszubauen. Eine maßgebliche Zielsetzung ist die Erhöhung der Produktivität bzw. Ausbringung der Zellproduktion durch die ganzheitliche Optimierung von Produktionssystemen. Dabei kommen Methoden und Lösungen aus den Themengebieten Industrie 4.0 und Künstliche Intelligenz (KI) zum Einsatz.

Das Projekt InteKal – Intelligente Kalandrierung – verfolgt das Ziel eines anwendungsnahen Kalandrierprozesses für Batterieelektroden sowie die schnelle Ermittlung der erforderlichen Prozessparameter. Erreicht werden damit eine Ausschussreduktion und eine Zeitersparnis, was sich letztendlich in einer Kostenreduzierung niederschlägt. Das anvisierte Projektergebnis ist die Befähigung von Kalandrieranlagen zu einer agilen und autonomen Verarbeitung von Batterieelektroden mit Hilfe einer adaptiven Prozesskontrolle. Dazu werden die Produktionsanlagen mit Sensorik versehen sowie die Strukturen für eine effiziente Datenaufnahme bzw. -verarbeitung entwickelt. Gleichzeitig werden echtzeitfähige Modelle erarbeitet, welche nicht nur eine effizientere Verarbeitung ermöglichen, sondern im gleichen Schritt zu jedem nachfolgenden Prozessschritt die Anforderungen und Randbedingungen definieren. Damit entsteht ein ganzheitlicher Ansatz, der über das intelligente Kalandrieren eine Effizienzsteigerung für die gesamte Produktion ermöglicht.

Im Rahmen des Projekts wird am iwb eine Kalandrieranlage gemeinsam mit dem Anlagenhersteller entwickelt und aufgebaut sowie durch Sensorik für die Fehlerbilddetektion und Schichtdickenmessung erweitert werden. Dies bildet die Grundlage für eine inline-fähige Datenaufnahme und -analyse, welche über eine direkte Rückkopplung in die Prozesssteuerung zu einer innovativen Anlagenführung beitragen. Im Fokus der Forschungsaktivitäten am iwb steht die Erarbeitung eines digitalen Maschinenzwillings und der Aufbau von KI-gestützten Modellen, welche mit einem geeigneten Regelungssystem kombiniert werden. Diese closed-loop-Regelung stellt einen geschlossenen Regelkreis dar, in dem der Walzspalt der Kalandrieranlage gesteuert werden kann. Dadurch soll eine systematische und detaillierte Untersuchung des Anlagenverhaltens ermöglicht werden und insbesondere die Schichtdickenmessung der Elektrodenbahnen inline, also zerstörungsfrei während des Prozesses, erfolgen können.

Danksagung

Das Vorhaben wird mit öffentlichen Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Förderkennzeichen 03XP0348B gefördert und vom Projektträger Jülich (PTJ) betreut. Wir danken dem BMBF sowie dem PTJ hiermit ausdrücklich für die gute und vertrauensvolle Zusammenarbeit.

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