Науково-дослідний інститут Fraunhofer – дослідження більш ефективного виробництва акумуляторних елементів
2D датчик бачення Dualis від ifm уважно стежить за виробництвом електродів
Електромобільність продовжує розвиватися швидкими темпами в усьому світі. Лише за період з 2020 по 2023 рік частка зареєстрованих електромобілів зросла з менш ніж п'яти відсотків до очікуваних 18 відсотків - і ця тенденція явно зростає.
Однак: якщо запланований перехід до мобільності має бути повністю здійснений, необхідна, зокрема. одна річ: збільшення потужностей у виробництві потужних акумуляторів – і дуже скоро. Як сполучна ланка між наукою, дослідженнями та промисловістю, науково-дослідний інститут Fraunhofer з виробництва акумуляторних елементів FFB має намір сприяти прискоренню розробки нових, більш потужних форматів елементів.
Ціль для Європи була визначена: ЄС прагне відігравати більш важливу роль на ринку виробництва акумуляторних елементів у майбутньому та поставив собі за мету значно підвищити ефективність виробництва вже до 2030 року. Це включає скорочення браку до рівня нижче п’яти відсотків – амбітне завдання, як уточнює Фабіан Кукс, науковий співробітник (забезпечення якості) Fraunhofer FFB: "Рівень браку все ще залишається помітно високим по всьому технологічному ланцюжку виробництва акумуляторів у всьому світі". Добре відрегульовані установки дають близько 10 відсотків брухту; цей відсоток може бути навіть вищим під час фази нарощування. "Тому наша мета - прискорити виробництво інноваційних і, перш за все, ефективних акумуляторних елементів", - каже Кукс.
Забезпечення якості за допомогою 2D датчиків бачення
FFB вже відводить важливу роль технологіям автоматизації. "Важливим елементом наших досліджень є з'ясування того, як технології датчиків можуть допомогти підвищити якість продукції та ефективність окремих етапів технологічного процесу". У рамках спільного проекту з ifm Кукс і його команда тестують можливості використання, наприклад, 2D датчику бачення Dualis. Dualis перевіряє контури та поверхні та порівнює фактичний стан із цільовою специфікацією. Це дозволяє надійно виявляти найменші відмінності в деталях, такі як відсутність фіксуючих затискачів або деформована різьба. Крім того, можна проаналізувати розміри поверхні, таких як - в даному конкретному випадку використання - нанесеної суспензії, пасти, що складається з активних матеріалів, струмопровідних добавок, розчинників і зв'язуючих речовин. Датчик бачення надійно виявляє неправильне нанесення і видає повідомлення про помилку. Потім процес можна відкоригувати, щоб уникнути подальшого браку і підтримувати високий рівень якості продукції в процесі виробництва. Інтеграція датчика бачення надзвичайно проста: 2D датчик бачення можна параметризувати для більшості випадків використання за допомогою функції навчання безкоштовного програмного забезпечення ifm Vision Assistant і його помічників для налаштування параметрів і кількох клацань мишею.
Три застосування для Dualis
"В процесі консультації зі спеціалістом ifm з автоматизації ми визначили три застосування, в яких може використовуватися Dualis", - пояснює Кукс. "Перше застосування передбачає виявлення дефектів у свіжонанесеній електродній суспензії на поверхні плівкової підкладки. Розумієте, забруднення або пропущені ділянки негативно вплинуть на безпеку і продуктивність комірки і тому повинні бути ідентифіковані як брухт", - каже Кукс. "Одночасно перевіряються розміри покриття. У безперервному процесі нанесення вимірюється ширина плівки; при переривчастому процесі нанесення також вимірюється довжина".
На початку виробничого процесу датчик бачення Dualis (O2D5) контролює нанесення суспензії. Двосторонній моніторинг також тестується в науково-дослідному інституті Fraunhofer.
Завжди точно намотані
Якщо покриття наноситься на обидві сторони плівки, для перевірки нижньої сторони використовується другий Dualis.
"У цьому випадку ми повинні переконатися, що суспензія наноситься на обидві сторони в рівній мірі, щоб гарантувати необхідну якість". У третьому сценарії Dualis перевіряє край плівки та покриття. "Волога суспензія наноситься на плівку, а потім проходить процес сушіння. Покрита висушена електродна плівка потім намотується. В іншому випадку нерівномірне навантаження може пошкодити плівку та покриття.
Зображення 1: Прогалини в покритті суспензією призводять до браку, тому дуже важливо їх виявляти. ifm датчик бачення Dualis вказує на цей дефект, допомагаючи звести відсоток браку до мінімуму.
Зображення 2: Dualis також надійно ідентифікує нерівності або кишені у нанесеній суспензії, забезпечуючи якість і високу продуктивність.
Від цифрового двійника до паспорту батареї
Дані датчика бачення можна використовувати не лише для зниження рівня браку на ранній стадії та забезпечення якості. З 2026 року паспорт батареї буде обов’язковим для всіх нововироблених акумуляторів. Він міститиме інформацію не лише про ланцюжок постачання та використану нову або перероблену сировину, а й про продуктивність і справність батареї. "Всі дані, які фіксують датчики протягом усього виробничого процесу, можуть бути передані цифровому двійнику. Потім це може бути використано для легкого створення паспорта батареї".
Гарний приклад успішного партнерства
Fraunhofer FFB все ще перебуває на стадії запуску. У майбутньому локація в Мюнстері забезпечить потужність для великомасштабного промислового виробництва. "Це призначено для того, щоб ми могли виробляти батареї з високою пропускною здатністю, щоб спільно з партнерами в промисловості тестувати нові технології в дослідницьких проектах у реальних умовах. Таким чином, співпраця з ifm є гарним прикладом того, як ми можемо тестувати, оптимізувати та масштабувати технології виробництва акумуляторних елементів майбутнього разом з нашими партнерами.
Висновок
У партнерстві з науково-дослідним інститутом Fraunhofer з виробництва акумуляторних елементів FFB компанія ifm може перевірити свій датчик бачення Dualis 2D у реальних умовах. У майбутньому отримані уявлення допоможуть кожному: Fraunhofer FFB, ifm, виробникам акумуляторних батарей та електромобільності в цілому.
