Automatische Qualitätssicherung von Batteriezellen

Der wachsende Markt der Elektromobilität stellt immer höhere Anforderungen an die Entwicklung leistungsstarker Batterien für Elektrofahrzeuge. Mit diesen neuen Anforderungen wachsen auch Anforderungen an Sicherheit und Qualität bei verbauten Batteriezellen. Bei der Batteriezellenprüfung in der Automobilindustrie gibt es zwei primäre Anwendungsgebiete: die Prüfung von Batteriezellen und die Prüfung von Batteriekästen. Die Entwicklung neuer, intelligenter Lösungen für Qualitätsprüfungsverfahren ermöglichen es, die Effizienz der Batterieproduktion zu steigern und somit Kosten zu verringern. AI.SEE von elunic bietet die Möglichkeit neue Technik in der Fertigung mit künstlicher Intelligenz zu verbinden und die Batterieproduktion wettbewerbsfähiger zu machen.

Qualitätsanforderungen an Batteriezellen

Das Herzstück von Elektrofahrzeugen sind Hochvoltbatterien, die in Batteriekästen im Fahrzeugunterboden integriert sind. Diese Hochvoltspeicher bestehen aus mehreren Batteriezellen, die durch Kontaktierungen miteinander verbunden sind.

Ein wichtiges Verfahren bei der Batterieproduktion ist das Schweißen, welches maßgeblich für die Qualität der Hochvoltbatterien verantwortlich ist. Bei der Fertigung der Zellen kommen Schweißverfahren vor allem in zwei Bereichen zum Einsatz. Zum einen werden automatisierte Schweißverfahren verwendet, um Deckel und Topf der Gehäuse der Zellen miteinander zu verbinden. Hierbei muss eine hermetische Versiegelung gewährleistet sein, um die Zellen über ihre gesamte Lebensdauer luft- und wasserdicht zu verschließen. Zum anderen verbinden Kontaktierungsschweißungen den Zellkörper mit den Polen der Batterie. Essenziell ist ein fehlerfreier und präziser Kontakt, um einen leistungsstarken Stromfluss der Batterie zu gewährleisten. Umso wichtiger ist es, bei der Produktion von Batteriezellen eine automatisierte Schweißnahtprüfung durchzuführen.

Showcase_Batteriezellenprüfung

Qualitätsanforderungen an Batteriekästen

Um die hochleistungsfähige und empfindliche Technik der Batteriezellen zu schützen, werden sie bei der Integration in Fahrzeuge in Batteriekästen platziert. Diese schützen die Batterien durch hohe Belastbarkeit und Crashsicherheit im Falle eines Unfalls. Zudem sollen sie durch eine optimale Dichtigkeit, hohen Korrosionsschutz und optimale Temperaturregulation die Langlebigkeit der Batterien sicherstellen. Bei der Fertigung solcher Batteriekästen kommen häufig verschiedene Materialien zum Einsatz (z.B. leichtes Aluminium, um das Gesamtgewicht der Batterien zu mindern) die mithilfe diverser Techniken in ihre finale Form gebracht werden. Unterschiedliche Schweißtechniken wie Laserschweißung, MIG Schweißung oder Rührreibschweißung produzieren mehr als 200 Schweißnähte, die die Dichtigkeit und Stabilität der Batteriekästen gewährleisten. Durch eine automatische Schweißnahtprüfung können Fehler rechtzeitig erkannt und eine hohe Qualität der Batteriekästen gewährleistet werden.

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Neue digitale Lösungen für die Prüfung von Batteriezellen in der Industrie 4.0

Wie die beschriebenen Verfahren der Batterieproduktion zeigen, liegt ein Schwerpunkt der Batteriezellenprüfung bei der Inspektion von Kontaktierungsschweißungen und Schweißnähten. Unterschiedliche Technik beim Schweißen, höchste Präzision beim Kontakt der Pole und die hohe Anzahl an Schweißnähten stellen schwierige Herausforderungen für herkömmliche Verfahren der Qualitätssicherung wie z.B. die Sichtprüfung durch Mitarbeiter*innen dar. Die Entwicklung neuer Qualitätskontrollsysteme ermöglicht es diese Herausforderungen zu adressieren.

AI.SEE ist ein Qualitätskontrollen- und Fehlererkennungssystem, das mithilfe von künstlicher Intelligenz und smarten Kameras effektive Lösungen für die Batteriezellenprüfung bringt. Schweißnahtinspektionen und Überprüfung der Kontakte werden mit standardisierten Kameras und Beleuchtungssystemen durchgeführt, wodurch Geschwindigkeit und Konstanz der Prüfung optimiert werden, während die Fehleranfälligkeit reduziert wird. Zudem können die optischen Prüfverfahren bereits in die Produktionskette integriert werden. Somit kann eine frühzeitige Fehlererkennung und entsprechende Nachbearbeitung qualitativ höherwertige Endprodukte ermöglichen.

Im Vergleich zu menschlichen Verfahren der Sichtprüfungen verspricht eine neue, automatisierte Qualitätskontrolle in der Batteriezellenprüfung hohe Kosteneinsparungen, eine effizientere Batterieproduktion und Wettbewerbsfähigkeit durch den Einsatz neuer Technologien.

Plug’n’Play

Einfache Integration durch standardisiertes Kamera- und Beleuchtungssystem

Intelligent

Selbstlernende Fehlererkennung durch neuronale Netze

Produktion 4.0

Zentrale Datenvernetzung und Überwachung der gesamten Produktionsqualität

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