EV-Batterien Elektrifizierung: Kleinserienhersteller in der Zwickmühle

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Wenn es um Elektrifizierung und E-Mobilität geht, trennt sich die Spreu vom Weizen – vor allem bei den Batteriepaketen. Kleine Hersteller geraten schnell ins Hintertreffen, wenn Standardlösungen zu groß, zu teuer oder zu schwer sind.

Trotz der vielfach berichteten schleppenden Verläufe der Elektrofahrzeug-Verkäufe in Europa deutet der langfristige Trend bei der Elektrifizierung auf nachhaltiges Wachstum hin. Allerdings bleiben die Kosten für Batteriepakete und Elektrifizierung eine erhebliche Herausforderung, da sie bis zu 40 Prozent der Gesamtkosten eines Elektrofahrzeugs ausmachen. Diese Realität hat eine systemische Herausforderung in der Branche geschaffen. Traditionelle Fertigungsmethoden, die für die Hochvolumenproduktion konzipiert wurden, sind besonders ungeeignet für die von Klein-OEMs benötigte Agilität. Diese konventionellen Produktionslinien erfordern erhebliche Vorabinvestitionen, die manchmal Dutzende von Millionen Euro erreichen, und sind typischerweise für ein einziges Batteriepaket-Design ausgelegt. Diese fehlende Flexibilität macht es Herstellern unmöglich, sich an die Entwicklung der Batterietechnologie oder Änderungen im Fahrzeugdesign anzupassen.

Elektrifizierung: Einrichtungszeit und Investitionskosten drastisch reduziert

Eine Partnerschaft zwischen Ionetic und Rockwell Automation verändert nun dieses Paradigma. Ihre Zusammenarbeit setzte auf Arc Fab, ein innovatives flexibles Fertigungssystem, das mehrere kundenspezifische Batteriepaket-Designs auf einer einzigen Produktionslinie herstellen kann. Das System kombiniert Ionetics softwaregestützte Expertise in der Batteriepaket-Entwicklung mit fortschrittlichen Fertigungstechnologien von Rockwell Automation und schafft damit eine Lösung, die sowohl die Einrichtungszeit als auch die Investitionskosten drastisch reduziert und gleichzeitig die Produktionsflexibilität erhöht. Im Zentrum dieser Innovation steht Rockwells Emulate3D-Digital-Twin-Technologie, die virtuelle Inbetriebnahme und Prozessvalidierung ermöglicht. Anders als einfache 3D-Simulationen verwendet dieses System den tatsächlichen Produktionslinien-Code und stellt sicher, dass virtuell validierte Prozesse sich nahtlos in die reale Fertigung übertragen lassen.
 Dazu Åsa Arvidsson, Regional Vice President bei Rockwell Automation: „Digitale Zwillinge sind natürlich in einer Vielzahl von Branchen verbreitet, um Fertigungsprozesse zu simulieren, aber obwohl es immer digitale Darstellungen physischer Einheiten sind, die in einer virtuellen Welt beurteilt werden, sind nicht alle gleich. Viele ähneln eher einem Videospiel, bei dem lediglich 3D-Modellnachbildungen erzeugt werden, die den Eindruck einer simulierten Fabrik erwecken. Mit Emulate3D schaffen wir jedoch einen echten digitalen Zwilling der Einrichtung, der die Roboter in der virtuellen Anlage mit genau dem Code steuert, den wir für die reale Anlage geschrieben haben. Damit können wir uns darauf verlassen, dass wir bei der Installation der Anlage genau wissen, wie sie funktionieren wird.“

Intelligente Fertigungslösungen und Ergebnisse

Die Integration der Plex Smart Manufacturing Platform erweitert die Fähigkeiten des Systems durch die Automatisierung der Produktionsverfolgung und Optimierung der Arbeitsabläufe. In Kombination mit Itrak Intelligent Track Systems ermöglicht dies eine schnelle Rekonfiguration zwischen verschiedenen Batteriepaket-Designs und gewährleistet maximale betriebliche Effizienz. Die Plattform bietet Echtzeit-Einblicke in die Fertigungsleistung und ermöglicht schnelle Anpassungen und kontinuierliche Verbesserungen.

Kreislaufwirtschaft

Ressourcenschonende Lösungen für die Automobilindustrie 

Die Ergebnisse sind transformativ: Die Einrichtungszeiten wurden um bis zu zwei Drittel reduziert, die Zeit bis zur Markteinführung um 25 Prozent beschleunigt und die Investitionskosten pro GWh um den Faktor fünf gesenkt. Diese Verbesserungen machen die Fertigung kundenspezifischer Batteriepakete für Kleinserien-Hersteller zugänglich und bewahren gleichzeitig die Flexibilität, sich an sich entwickelnde Technologien und Marktanforderungen anzupassen. Die Effizienz des Systems wird durch FactoryTalk DataMosaix weiter gesteigert, das Echtzeit-Dateneinblicke und Energieverbrauchskartierung bietet und es Herstellern ermöglicht, Ineffizienzen vor Produktionsbeginn zu identifizieren und zu beseitigen.

Transformation der Batterieherstellung für Nischenmärkte

„Die Batteriefertigung ist in der Regel langsam und teuer. Durch die Kombination der Automatisierungs- und Digital-Twin-Technologie von Rockwell mit der Effizienz von Arc konnten wir den Zeit- und Kostenaufwand für die Einrichtung von Produktionslinien erheblich reduzieren“, so James Eaton, CEO und Gründer von Ionetic. „Das bedeutet, dass wir Kundenanlagen schneller in Betrieb nehmen, Verzögerungen reduzieren und die Skalierung wesentlich vorhersehbarer machen können. Für kleinere OEMs wird die Produktion kundenspezifischer Batterien damit zugänglicher und flexibler. Mit einer Auswahl an unterschiedlichen Zellformaten, Chemikalien und Systemspannungen können unsere Kunden ihre Elektrifizierungsstrategie mit auf ihre Anforderungen zugeschnittenen Batteriepacks schnell optimieren.“

Die Partnerschaft löst zentrale Herausforderungen von Kleinserienherstellern im Bereich Elektrifizierung. Standardbatteriepakete erfüllen oft nicht die nötigen Leistungs- oder Verpackungsanforderungen, was zu Ineffizienzen bei Gewicht, Größe und Energienutzung führt. Zudem beschränken sie Hersteller in der Umsetzung einzigartiger Fahrzeugdesigns. Die klassische Batteriepaket-Entwicklung mit Tier-1-Zulieferern ist mit vier Jahren Entwicklungszeit und Kosten über 30 Millionen Euro für die meisten Klein-OEMs nicht tragbar.
 Die Vorteile reichen über die Fertigung hinaus: Kleinserienhersteller können ihre Marken-DNA durch maßgeschneiderte Fahrzeugdesigns bewahren, statt sich Standardbatteriepaketen anzupassen. Dies ist entscheidend, da das Fahrzeugdesign um die Batterie herum konzipiert wird. Die Verwendung von Standardbatterien führt oft zu uniformen Designs, wodurch Elektrofahrzeuge zu austauschbaren Produkten werden.

Nachhaltige Fertigung bei reduzierten Betriebskosten

Die Integration von FactoryTalk DataMosaix mit dem Energy Manager ermöglicht eine effiziente Energieverbrauchskartierung und frühzeitige Optimierung der Produktionslinie. Dies fördert nachhaltige Fertigung bei reduzierten Betriebskosten. Die Partnerschaft zeigt, dass kundenspezifische Batteriepaket-Fertigung sowohl schnell marktreif als auch erschwinglich sein kann. Für Kleinserien-OEMs bietet die Elektrifizierung nun einen Wettbewerbsvorteil statt Kompromisse. Die Ionetic-Rockwell-Zusammenarbeit schafft eine flexiblere Zukunft in der EV-Batterieherstellung und verbindet erfolgreich Individualisierung mit Skalierbarkeit.