Um maximale Qualität bei möglichst geringen Kosten in der Batterieproduktion zu gewährleisten, entwickeln Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) im Rahmen eines neue Forschungsprojekts neu Qualitätsstandards. Dafür betrachten sie zunächst jeden Produktionsschritt, von den Ausgangsmaterialien bis zur fertigen Zelle. Damit wollen sie mögliche Fehlerquellen finden.
Fehler früh erkennen
Anschließend soll der Umgang mit Fehlern bei laufender Produktion so optimiert und automatisiert werden, dass am Ende eine gleichbleibend hohe Qualität gewährleistet werden kann. Dazu nutzen die Forscher gängige Methoden der integrierten Fertigungskontrolle. Diese bauen sie in die gesamte Prozesskette ein. Um kritische Fehler im Produktionsprozess möglichst früh zu erkennen und um diese richtig zu interpretieren, arbeiten die Wissenschaftler unter anderem nach dem Prinzip der Failure Mode and Effects Analysis (FMEA). „Dabei bringen wir Fehler gezielt und kontrolliert ein, um den Zusammenhang zwischen einer Störung und den Auswirkungen auf die Zellen präzise zu quantifizieren”, beschreibt Lea de Biasi, eine der Forscherinnen im Projekt, den Ansatz. „Wenn wir nun spezifische Leistungskriterien als Qualitätsziele definieren, können wir für alle relevanten Prozessschritte Toleranzgrenzen festlegen.”
Kontrolle nach jedem Prozessschritt
Innerhalb dieser Toleranzgrenzen muss dann der Produktionsprozess stattfinden. Dazu entwickeln die Karlsruher Forscher Methoden, mit denen sich kritische Einflussgrößen wie die Homogenität der Elektrodenbeschichtung oder die Restfeuchte der Komponenten zu Beginn des Zellbaus in Echtzeit erfassen lassen. Außerdem werden bei der automatischen Fehlererkennung alle Zwischenprodukte unmittelbar nach dem jeweiligen Prozessschritt maschinell geprüft und fehlerhafte Stücke aussortiert. Dadurch seien auch Rückschlüsse auf die Fehlerursachen möglich, sagt de Biasi. „So können wir Prozessstörungen frühzeitig beseitigen und weitere Kosten durch Ausschuss vermeiden”, betont sie. (su)
