Transportsystem Hoher Durchsatz in der End-of-Line-Prüfung von Batteriezellen

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Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

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In der Elektromobilität wird eine hohe Leistungsfähigkeit nicht nur von den Fahrzeugbatterien erwartet, sondern auch in der Fertigung. V4Smart hat dies bei einer Anlage zur mechanischen End-of-Line-Prüfung der Batteriezellen umgesetzt – dank Ethercat-Kommunikation und intelligentem Transportsystem.

Hinter V4Smart, entstanden aus einem Joint Venture zwischen Porsche und Varta, steht ein interdisziplinäres Team, das sich auf die Entwicklung und Produktion leistungsfähiger Lithium-Ionen-Rundzellen spezialisiert hat. Der Schwerpunkt liegt auf der technologischen Weiterentwicklung elektrochemischer Speichersysteme – von der Materialforschung bis hin zur skalierbaren Zellfertigung. Ein Beispiel ist die neue End-of-Line-Testanlage für Batteriezellen z. B. für Porsche 911 Carrera GTS und Turbo S mit Hybridantrieb. Diese Anlage wurde in enger Zusammenarbeit mit dem Maschinenbau von Varta Microbattery in Ellwangen, dem Systemintegrator Nema Automation in Bretzfeld, sowie Beckhoff in Verl und Crailsheim realisiert. Nema-CTO Andreas Hütter beschreibt das breite abzudeckende Aufgabenspektrum folgendermaßen: „Als Systemintegrator haben wir die Verantwortung für die Bereiche Steuerungskonzeption, Schaltplanerstellung, Schaltschrankbau, Softwareprogrammierung sowie Inbetriebnahme übernommen und diese Gewerke auch vollständig ausgeführt.“

Komplexität bei Anlagenaufbau und Prozessabläufen

Die Gesamtanlage besteht aus zwei gespiegelten Teilbereichen, von denen jeder ca. 15 m lang und 3 m breit ist. Auf diese Weise wurde die hohe geforderte Ausstoßleistung von 80 geprüften Teilen pro Minute bei einfacher Bedienbarkeit erreicht. In jeder Teilanlage sorgt ein von der Beckhoff Anlagentechnik komplett geliefertes XTS mit 28,5 m umlaufender Streckenlänge für einen schnellen und flexiblen Transport der Batteriezellen zu den über 30 Arbeits- bzw. Prüfstationen. Die Datenkomplexität komplettieren ungefähr 1.000 I/O-Datenpunkte, die je zur Hälfte über dezentrale Ethercat-Box-Module und über Ethercat-Klemmen in insgesamt 26 Schaltschränken erfasst werden. Wie Michael Luber, Leiter Segment Formation bei V4Smart, erklärt, ist bei dieser sehr großen, datenintensiven Anlage eine hochleistungsfähige und zuverlässige Kommunikationstechnik äußerst wichtig. Sie steht über den von Beckhoff entwickelten und inzwischen weltweit etablierten Industrial-Ethernet-Standard Ethercat bereit. Die große zu übertragende Datenmenge erfordert eine effiziente, genau auf die Applikation abgestimmte Ethercat-Netzwerktopologie – eine Sterntopologie, von der aus linienförmig alle weiteren Netzwerkteilnehmer eingebunden sind.