Optimierung der Batterieproduktion durch Inline-CT-Technologie: Weniger Ausschuss, mehr Qualität und Umweltschutz

Von der Herstellung der Elektroden, über die Montage der Zellen, bis hin zur abschließenden Formgebung: Batterien unterlaufen zahlreiche komplexe Produktionsschritte und Sicherheitschecks, bevor sie verbaut werden können. Umso ärgerlicher, wenn Exemplare während des Herstellungsprozesses aufgrund von Mängeln aussortiert werden müssen: Der sogenannte Ausschuss. Das kostet nicht nur Geld, sondern ist auch eine hohe Belastung für die Umwelt, gerade bei den zahlreichen seltenen Rohstoffen, die für den Bau von Batterien nötig sind. Was, wenn man diesen Ausschuss signifikant verringern könnte? Die Inline-Computertomographie macht dies möglich. “Fast jede produzierte Batterie könnte man auch verwenden“ sagt Steven Oeckl, Leiter Produktionsmonitoring am Entwicklungszentrum Röntgentechnik.

Den Ausschuss signifikant zu verringern, hilft also nicht nur der Umwelt, sondern auch der eigenen Wirtschaftlichkeit. Integriert man CT früh in die Herstellung, kann sie grundsätzlich Mängel feststellen, wo die Aussortierung noch weniger schmerzlich ist. Darüber hinaus lassen sich mit ihr jedoch auch Rückschlüsse ziehen, welche Produktionsparameter zu welchen Qualitätsmängeln geführt haben – es kommt gar nicht erst zum Auftreten von Ausschuss. Dies funktioniert, indem man 3D-Scans der Batterien mit neuronalen Netzen kombiniert, die durch Machine Learning mit den Daten der Produktionsparameter trainiert wurden. Das so entstandene Modell identifiziert mögliche Fehler, bevor sie überhaupt auftreten. „So wird keine Energie in Batterien verschwendet, die letztlich aussortiert werden würden“, betont Dr. Steven Oeckl, Leiter Produktionsmonitoring am Entwicklungszentrum Röntgentechnik.

Verlässliche Prüfergebnisse für nachhaltige Produktion

Davon profitiert selbstverständlich auch die Sicherheit der Batterien, die mit der Inline-CT während des Produktionsprozesses auf Herz und Nieren geprüft werden können. Und dadurch steigt wiederum auch ihre Lebensdauer – ein weiterer positiver Umweltfaktor. Hersteller bekommen mit der Inline-CT ein Werkzeug an die Hand, das den Produktionsprozess automatisiert optimiert und Batterien von gleichbleibender Qualität garantiert. Dies wird mit der Technologie sehr viel schneller erreicht, als dies mit Trial-and-Error-Methoden der Fall wäre. Batterie-Recycling wird wieder zu dem, was es eigentlich sein sollte: Der Rückführung von Batterien in den Wertstoffkreislauf nach Ablauf ihrer Lebensdauer, nicht schon während der Herstellung.  „Manche Unternehmen haben beim Produktionsanlauf 20-40% Ausschuss“, sagt Steven Oeckl. Ein unheimliches Potenzial für die Inline-CT also. 

Besonders an der Technologie des EZRT ist der Fokus auf eine intuitive und einfache Anwendbarkeit der oftmals als kompliziert angesehenen 3D-Inline-CT.  Künftig soll die Röntgenprüfung gänzlich autonom funktionieren – der Kunde muss nur einen Knopf drücken, den Rest übernimmt das System. 

Text von Lucas Westermann, Redaktion Fraunhofer IIS Magazin