Vergleich verschiedener Lösungen der Intralogistik im Bereich E-Mobilität

Die Herstellung von Elektroautos und die dafür erforderliche Batterieproduktion sind aus ökologischer Überzeugung ein wichtiger Zukunftsmarkt. Weil die Produktion von Batterien für E-Autos höchste Qualitätsansprüche erfordert, ist nur eine leistungsstarke Intralogistiklösung in der Lage, diesen Ansprüchen gerecht zu werden.

Batterieproduktion

Es gibt mehrere Intralogistik-Lösungen, welche die Batterieproduktion im Bereich E-Mobilität unterstützen. montrac im Vergleich zu linearen Fördersystemen (oder Linearförderern).

Die Nachfrage nach Elektroautos wird in den kommenden Jahren deutlich steigen. Grund dafür sind unter anderem:

  • Steigende Benzinkosten

  • Hohe CO2 Belastung in der Luft

  • Klimaschutz

  • Steigende Erderwärmung

Dies führt dazu, dass der Verbrennungsmotor vor dem Aus steht. Die EU-Kommission will Neuwagen mit Verbrennungsmotor ab 2035 verbieten und bis 2050 klimaneutral werden. So soll es nach Plänen führender Automobilhersteller bereits ab dem Jahr 2030 nur noch Fahrzeuge mit Elektroantrieb geben. Im Bereich der Batterieproduktion für E-Autos bedeutet das jährliche Wachstumsraten von 50 Prozent bis zum Jahr 2025.

Da bisher fast 90 Prozent der Batteriezellen aus dem asiatischen Raum kommen, setzt die EU-Kommission verstärkt auf eine europäische Batteriezellen-Produktion. Ziel ist es, die Abhängigkeit vom asiatischen Markt zu reduzieren und mindestens ein Drittel der Batterieproduktion nach Europa, insbesondere Deutschland, zu verlagern. Die Vorteile sind eindeutig:

  • Keine langen Transportwege (bisher erfolgt mit 90 Prozent der Großteil der Batterieproduktion in Asien)

  • Leichteres Einhalten der Gefahrgutvorschriften für Batterien aufgrund kürzerer Transportwege

  • Keine Abhängigkeit von Batterie-Zulieferern aus dem asiatischen Raum

  • Geringerer Platzbedarf zur Zwischenlagerung von Batterien, da Produktion und Batteriemontage „on demand“ vor Ort erfolgen kann

Der Elektromotor inklusive der zugehörigen Batteriesysteme sind die Kernkomponenten eines E-Fahrzeugs. Bei der Herstellung von Batteriesystemen ist die Produktion der Batteriezellen der bedeutendste Kostenfaktor. Die Batteriezellen- Fertigung unterteilt sich wiederum in drei Faktoren:

  • Produktion der Elektroden

  • Montage der Batteriezelle

  • Finishing der Batteriezelle

In diesem sensiblen Produktionsbereich werden hohe Anforderungen an die Fertigungsprozesse und die Intralogistik gestellt. Zu den wichtigsten Bedingungen gehören:

  • Luftreinheit

  • Luftfeuchtigkeit

  • Raumtemperatur

Fremdpartikel in der Luft bei der Produktion können zu Qualitätsverlust, Leistungsminimierung und im schlimmsten Fall zum Defekt der Batterien führen. Aus diesem Grund werden auch an das Transportsystem bei der Produktion von Batterien höchste Anforderungen im Rahmen der Reinraumklassen nach ISO-Klasse 6 bis 8 gefordert.

Das Intralogistik-System montrac von montratec ist eine kostengünstige Anschaffung für Ihre Batterieproduktion und zeichnet sich durch geringe Betriebskosten beim Stromverbrauch aus.

Batterieproduktion 4.0 - Wie die Intralogistik von heute die Produktion von Batterien unterstützt

Der Herstellungsprozess bei der Produktion von Batterien ist komplex. Hier werden viele einzelne Batteriezellen und -module zu einem kompakten Batteriepaket zusammengeführt. So besteht beispielsweise die Batterie eines BMW i3 aus insgesamt 96 Batteriezellen. Bei der hohen Anzahl an Komponenten würde sich für den Transport der Einzelteile ein Langstreckenband für die Montage eignen. Dafür ist in den meisten Produktionshallen kein Platz vorhanden. Gleichzeitig wäre ein solches System nicht effizient und wenig flexibel.

Damit die hohen Qualitäts- und Hygieneanforderungen bei der Batterieproduktion jederzeit eingehalten werden, sind bestimmte Intralogistiksysteme von vornherein nicht geeignet. Dazu gehören:

  • Förderbandanlagen

  • Kettenförderanlagen

  • Rollenförderanlagen

Aufgrund des hohen Abriebs beim Transport und zusätzlichen Verschleißerscheinungen können die Hygieneanforderungen gemäß Reinraumklassen ISO-Normierung nicht erfüllt werden. Gleichzeitig droht beim Austausch der Bänder, Ketten oder Rollen ein Stopp in der Produktion.

Eine mögliche Transportlösung für die Batterieproduktion wäre ein Linearmotor-System oder ein magnetbetriebenes Transportsystem. Aufgrund der in der Batteriezellenfertigung benötigten mehrere hundert Meter langen Transportwege sind diese Alternativen kostentechnisch nicht effizient für den Hersteller. Dies zeigt ein Vergleich mit dem Intralogistik-System montrac.

Wie die Batterieproduktion mit Linearfördersystemen erfolgt

Linearfördersysteme können entweder oval, rechteckig oder quadratisch aufgebaut werden. Damit ist eine flexible Integration in bestehende Produktionsanlagen nur schwer möglich. Zur Überwindung von Höhenunterschieden in der Produktion müsste das starre System vertikal gedreht werden. Dadurch wird es schwierig, es an räumliche Vorgaben anzupassen. Im Falle von Wartungsarbeiten oder Störungen ist es erforderlich, das gesamte Transportsystem zu unterbrechen. Das führt zu Stillstand in der Batteriezellproduktion und damit zu erheblichen Verzögerungen in der gesamten Herstellung.

In der Praxis unterliegen modulare Linearmotor-Systeme meist einer kompletten Einhausung und sind damit nur schwer zugänglich.

Aufgrund seiner Funktionsweise ist das gesamte System anfällig für mögliche Verunreinigungen, die das Risiko eines Ausfalls der Anlage erhöhen. Gleichzeitig verhindern Verunreinigungen während des Transportvorgangs die Einhaltung der Vorschriften der Reinraumklassifizierung für die Produktion von Batterien.

Wie die Batteriezellproduktion mit montrac erfolgt

Das Intralogistik-System montrac verbindet sämtliche Produktionsbereiche in der Batteriezellherstellung miteinander. Auf einem verzweigten Monoschienensystem operieren intelligente, autonom gesteuerte Transportshuttles und transportieren Batteriezellen zur Zusammenstellung von Batteriemodulen. Die Batteriemodule wiederum werden zur Batterieendmontage transportiert, welche von Robotern taktgenau und überwiegend vollautomatisch durchgeführt wird. Nach Endmontage der fertigen Batterie erfolgt der Transport der mehrere hundert Kilogramm schweren Batterie zum Einbau in das Elektroauto. Dies geschieht über ein fahrerloses Transportsystem (FTS), das für schwere Lasten geeignet ist.

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In Bezug auf die Batteriezellproduktion bietet das durchdachte montrac-System von montratec diese Vorteile:

  • Unkomplizierter Aufbau flexibler montrac-Anlagendesigns passgenau für jede Produktionsanlage

  • Flexible Anpassung und Erweiterung des montrac-Anlagenlayoutsaufgrund des Baukastensystems

  • Geringer Platzbedarf aufgrund enger Kurvenradien, Kreuzungen und Weichen

  • Flexible Montage des Monoschienensystems auch über mehrere Etagen oder unter der Raumdecke möglich

  • Jedes Transport-Shuttle agiert autonom, kennt seine Position und findet selbstständig sein Ziel auf optimaler Route

  • Sensormodule verhindern Kollisionen der Shuttles und sorgen für stoß- und ruckelarmen Transport

  • Exakte Positionierung innerhalb des Produktionsablaufes verhindert Leerzeiten und Stillstand

  • 100% anti-statisch / elektromagnetisch verträglich

  • Geringer Stromverbrauch der Shuttles (max. 24 Watt) ausschließlich während der Fahrt; keine Leitungsverluste, da sich sich die Stromversorgung direkt am Shuttleantrieb befindet, zudem liegt eine permanente Stromversorgung über in der Monoschiene integrierte Stromschiene vor.)

  • Zertifiziert für Reinraumklassen nach ISO 5 und 7

Fazit

Im Bereich der E-Mobilität sind Elektroautos die Technologie der Zukunft. Wesentliche Bestandteile dieser Fahrzeuge sind der Elektromotor und die dazugehörige Batterie. Bei der Batteriezellproduktion sind höchste Anforderungen bzgl. Qualität und Reinheit an die Produktionsabläufe und die damit einhergehende zugehörige Intralogistik gefordert. Nur ein Transportsystem, das flexibel, kostengünstig und effizient diesen hohen Anforderungen entspricht, eignet sich für Batterie 4.0-Produktion. Das intelligente Automations- und Transportsystem montrac erfüllt sämtliche Anforderungen an diesen sensiblen Produktionsbereich und unterstützt die Batterie 4.0-Produktion für E-Autos.