Skip to content
Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter April 21, 2021

Entwicklung eines flexiblen Produktionssystems für Batteriezellen

Development of a Flexible Production System for Battery Cells
  • Tobias Storz

    Tobias Storz, M. Sc., studierte Maschinenbau am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Er ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am wbk – Institut für Produktionstechnik des KIT in der Abteilung Elektromobilität.

    EMAIL logo
    , Leonard Schild

    Leonard Schild, M.Sc., studierte Maschinenbau an der TU Darmstadt. Er ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am wbk – Institut für Produktionstechnik des KIT in der Abteilung Qualitätssicherung.

    , Marcel Vogt

    Marcel Vogt, B. Eng., ist Student des Maschinenbaus am KIT im Masterstudium. Im Rahmen seiner Abschlussarbeit beschäftigt er sich mit der Flexibilisierung der Zellproduktion am wbk - Institut für Produktionstechnik.

    , Janna Hofmann

    Janna Hofmann, M. Sc., studierte Maschinenbau am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Sie ist Wissenschaftliche Mitarbeiterin am wbk – Institut für Produktionstechnik des KIT und Oberingenieurin der Abteilung Elektromobilität.

    , Jürgen Fleischer

    Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer ist Professor und Institutsleiter am wbk – Institut für Produktionstechnik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Bereich Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung.

    and Gisela Lanza

    Prof. Dr.-Ing. Gisela Lanza ist Professorin und Institutsleiterin am wbk – Institut für Produktionstechnik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Bereich Produktionssysteme.

Abstract

Trotz der Vielzahl von verschiedensten Anwendungen und Anforderungen an die Batteriezellen werden für viele Produkte standardisierte Zellen eingesetzt. Dabei werden individuelle Anforderungen, insbesondere an den Bauraum, meist nicht beachtet. Unsere Hypothese ist, dass künftige Produkte, vor allem in den Bereichen Unterhaltungselektronik, Power Tools und Elektrofahrzeuge, Batteriezellen benötigen, deren Anforderungen bezüglich elektrischer Eigenschaften und Format angepasst sind. Dies führt zu einer wachsenden Vielfalt an Batteriezellen in Bezug auf Abmessungen, Format und Materialien. Dieser Trend ist bereits bei Batteriezellen für die Unterhaltungselektronik wie Smartwatches und Smartphones erkennbar. Um den unterschiedlichen Kundenanforderungen gerecht zu werden, benötigen die Zellhersteller geeignete flexible Produktionsmaschinen, um hohe Rüstkosten zu vermeiden. Als Lösung wird am KIT eine flexible, automatisierte Produktionsanlage für die Li-Ionen-Pouch-Zellen-Fertigung entwickelt.**

Abstract

Despite of the variety of applications and battery requirements, a lot of products use standardized battery cells. Individual specifications, mainly of installation space, are often ignored. Our hypothesis states that future products, especially in consumer electronics, power tools and electric mobility, need battery cells that are adapted to all their needs and requirements in electric properties and geometric dimensions. This leads to an increasing variety of cells regarding format, dimensions and materials used. This trend is visible already in smartwatches and smartphones. To fulfill costumer requirements, cell manufacturers need suitable flexible production machinery to avoid high reconfiguration costs. As a solution, a flexible, automated production system for Li-ion pouch cells is being developed at KIT.


** Hinweis

Bei diesem Beitrag handelt es sich um einen von den Mitgliedern des ZWFAdvisory Board wissenschaftlich begutachteten Fachaufsatz (Peer-Review).



Tel.: +49 (0) 1523 950 2620

About the authors

Tobias Storz

Tobias Storz, M. Sc., studierte Maschinenbau am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Er ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am wbk – Institut für Produktionstechnik des KIT in der Abteilung Elektromobilität.

Leonard Schild

Leonard Schild, M.Sc., studierte Maschinenbau an der TU Darmstadt. Er ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am wbk – Institut für Produktionstechnik des KIT in der Abteilung Qualitätssicherung.

Marcel Vogt

Marcel Vogt, B. Eng., ist Student des Maschinenbaus am KIT im Masterstudium. Im Rahmen seiner Abschlussarbeit beschäftigt er sich mit der Flexibilisierung der Zellproduktion am wbk - Institut für Produktionstechnik.

Janna Hofmann

Janna Hofmann, M. Sc., studierte Maschinenbau am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Sie ist Wissenschaftliche Mitarbeiterin am wbk – Institut für Produktionstechnik des KIT und Oberingenieurin der Abteilung Elektromobilität.

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer ist Professor und Institutsleiter am wbk – Institut für Produktionstechnik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Bereich Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung.

Prof. Dr.-Ing. Gisela Lanza

Prof. Dr.-Ing. Gisela Lanza ist Professorin und Institutsleiterin am wbk – Institut für Produktionstechnik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Bereich Produktionssysteme.

Literatur

1 Lee, U.; Jang, S. B.; Cheon, S S.: Development of a Subframe Type Fuel Tank for Passenger Cars. Journal of Mechanical Design 132 (2010) 4, 044501 (7 pages) 10.1115/1.4001344Search in Google Scholar

2 Zäh, M.; Reinhart, G. (Hrsg.): Batterieproduktion: Vom Rohstoff bis zum Hochvoltspeicher. 2. Aufl., Seminarberichte, Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften iwb Technische Universität München, Bd. 107, Utz Verlag, München 2013Search in Google Scholar

3 Pettinger, K.-H.: Fertigungsprozesse von Lithium-Ionen-Zellen. In: Korthauer, R. (Hrsg.): Handbuch Lithium-Ionen-Batterien. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2013 10.1007/978-3-642-30653-2_17Search in Google Scholar

4 Heimes, H.; Kampker, A.; Lienemann, C.; Locke, M.; Offermanns, C.; Michaelis, S.; Rahimzei, E.: Produktionsprozess einer Lithium-Ionen-Batteriezelle. PEM der RWTH Aachen und VDMA (Eigendruck), Frankfurt a. M. 2018Search in Google Scholar

5 MotorBlog: Neue Produktionsphilosophie: Mercedes etabliert „agiles Produktionssystem“ in Motoren-Montage (2013). Online unter http://www.techfieber.de/motor/2013/11/22/daimler-neue-produktionsphilosophiemercedes-etabliert-agiles-produktionssystemin-motoren-montage/ [Zugriff am 12.09.2019]Search in Google Scholar

6 Grundig, C.-G.: Fabrikplanung: Planungssystematik – Methoden –Anwendungen. 6. Aufl., Carl Hanser Verlag, München 201810.3139/9783446454019Search in Google Scholar

7 Fleischer, J.; Förster, F.; Gebhardt, J.: Sustainable Manufacturing through Energy Efficient Handling Processes. Procedia CIRP 40 (2016), S. 574–579 10.1016/j.procir.2016.01.136Search in Google Scholar

Published Online: 2021-04-21
Published in Print: 2021-04-30

© 2021 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston

Downloaded on 28.3.2024 from https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/zwf-2021-0049/html
Scroll to top button