3D-Druck und KI bringen die Batteriefertigung voran

Die Schweizer Blackstone Resources AG hat einen selbst entwickelten 3D-Druckprozess für die Herstellung von Batteriezellen wissenschaftlich validieren lassen, um dessen Vorteile faktisch zu begründen.

Laut einer komplexen Produktionssimulation, die gemeinsam mit der Berner Fachhochschule (BFH) durchgeführt wurde, steht laut dem Unternehmen nun fest, das das Drucken von Batteriezellen nach dem von Blackstone patentierten Verfahren die Materialkosten durch eine bessere Ausnutzung inaktiver Materialien wie Kollektorfolien und Separatoren um etwa 20 Euro/kWh senkt. Laut der Managementberatung Horvath & Partners lag der Durchschnittspreis von Lithium-Ionen-Akkus 2019 bei etwa 139 Euro/kWh.

Darüber hinaus biete die 3D-Drucktechnologie weitere Vorteile: "Durch den Verzicht auf lange Trocknungsstrecken und giftige Lösungsmittel können wir den Energieverbrauch bei der Elektrodenherstellung nachhaltig senken", erklärt Chief Marketing Officer Serhat Yilmaz. 

Parallel zu diesem Validierungsverfahren hat Blackstone mit dem sächsischen Unternehmen Symate GmbH eine künstliche Intelligenz (KI) entwickelt, die noch bis Dezember 2021 in die Fertigung gedruckter Elektroden und Batteriezellen integriert wird. "Damit können die von der BFH erarbeiteten mathematischen Modelle erstmalig mit Daten aus dem KI-Life-System gefüttert werden", erklärt Yilmaz. Von der Prüfung der Ausgangsstoffe über die Rezeptwahl, Prozessierung bis hin zur Herstellung der Batteriezelle können damit alle relevanten Parameter in einem System erfasst, optimiert und mittels KI-Vorhersagen analysiert werden.

Die neue Blackstone-Produktion im sächsischen Döbeln steht ganz im Zeichen von Digitalisierung und Industrie 4.0. "Wir möchten anfallende Datenmengen im laufenden Fertigungsprozess analytisch auswerten und den Prozess auf Basis dieser Daten regeln", erklärt Holger Gritzka, CEO und Geschäftsführer der Blackstone Technology GmbH in Döbeln. "Hierfür werden wir ein neu entwickeltes Cyberphysisches Produktionssystem einführen."

Dieses CPPS kreiert auf Basis und mithilfe künstlicher Intelligenz einen digitalen Zwilling für jeden Prozess der einzelnen Energiezellen. "Sobald ausreichend analysierte Daten vorliegen, lässt sich der Digitale Zwilling 'trainieren', um ihm ein individuelles Normalverhalten zu vermitteln", erklärt Gritzka. Dieses Normalverhalten wird dann permanent mit der laufenden Fertigung abgeglichen. Im Falle von Anomalien werden mögliche Ursachen und Zusammenhänge dann über ein Benachrichtigungssystem kommuniziert bzw. automatisch korrigiert.