PROJEKT LiBER-ASI: LITHIUM-BATTERIEN FÜR DIE EMILIA-ROMAGNA

Eine zunehmend nachhaltige Gesellschaft sucht für die enge Wechselbeziehung zwischen Mensch und Umwelt neue Grundlagen. Erreichbar ist dies nur, wenn wir den Übergang zu dieser neuen Beziehung real und konkret gestalten. Bei diesem Engagement muss ebenfalls der Bereich Mobilität neu überdacht und in diese Richtung gelenkt werden.

Das Projekt LiBER, ist im Rahmen des Programms POR FESR 2014-2020 von der Region Emilia-Romagna kofinanziert. Sein Hauptziel ist die nachhaltige Entwicklung der Gesellschaft. Partner sind hierbei die Universitat Bologna, verschiedene Fachbereiche, industrielle Forschungslabors und einige Unternehmen der Region, die in den Bereichen Produkt- und Prozessentwicklung tätig sind oder die Batteriepacks für unterschiedliche Anwendungen entwickeln.

Tatsächlich dient LiBER der Realisierung von umfassenden Techniksystemen für Batteriepacks (BP). Ausgehend von Basismodulen bestehen diese Packs aus zahlreichen Zylinderzellen (Zehntausende), die mithilfe eines automatisierten, qualifizierten Prozesses in der Region Emilia-Romagna für den Einsatz im Automobil- und Industriebereich für zahllose Anwendungen hergestellt werden.

Es handelt sich um eine Roboterstation (3 Roboter: ein kartesischer Roboter, ein Delta-Roboter und ein anthropomorpher Roboter) zur Herstellung von Batteriepacks. Der Herstellungsprozess beginnt mit der Montage von Basismodulen (Bricks), die in einem automatisierten und qualifizierten Prozess produziert wurden.

Diese Lösung zeichnet sich durch ihre Flexibilität, Modularität, Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und einfache Integration sowie durch die Möglichkeit aus, den Batteriepack lokal und remote zu diagnostizieren und ihn nach Ablauf seiner Lebensdauer zu recyceln. Diese Eigenschaften werden mit den bislang auf dem Markt erhältlichen Lösungen nicht erreicht.

Der modulare Ansatz der mit autonomen Zellen ausgestatteten Linie drückt sich in höherer Produktivität aus. Die programmierbaren und von anthropomorphen Robotern versorgten Arbeitsinseln gewährleisten eine einfache Integration auf engem Raum sowie präzise und vielseitige Arbeitsabläufe.

Die Zusammensetzung von Zellen lässt sich auf einzelne Paketformen anpassen. Das Paket eignet sich daher für unterschiedliche mobile Anwendungen. Zum Beispiel Nutzfahrzeuge, Busse, Landmaschinen, Baumaschinen. Auch bei stationären Anwendungen können Bricks verbaut werden, z. B. Speichersysteme in Kombination mit erneuerbaren Energiequellen oder USV-Einheiten.

Die Lösung LiBER garantiert eine fortschrittliche Überwachung; tatsächlich kann man die Temperatur jeder Zelle im Auge behalten (bei traditionellen Batteriepacks wird dagegen die Temperatur von Bereichen oder die Kühlflüssigkeitstemperatur gemessen).

Weiterhin bedeutet sie gegenüber den auf dem Markt befindlichen Lösungen eine erhebliche Steigerung des aktiven Sicherheitsniveaus des Batteriepacks. Darüber hinaus liefern die erfassten Daten – sie werden mit der Entladezeit und mit dem Fahrstil abgeglichen – aussagekräftige Informationen, die über die gesamte Batteriestandzeit bei der Optimierung des Batteriemanagements helfen.

Durch das moderne Monitoring und das demontagefreundliche Design der Batterie kann sie in Second-Life-Anwendungen erneut verwendet werden, wenn sie für ihre ursprüngliche Anwendung nicht mehr verwendbar ist.

Die Entwicklung des vollständigen Prozesses liegt in der Hand von LiBER. Dies garantiert nicht nur die Entwicklung validierter Lösungen, die über einen hohen Entwicklungs- und Qualifizierungsgrad verfügen, sondern auch für mehr Tempo bei der industriellen Fertigungsvorbereitung und dem Markteintritt.

Ziel ist es, den regionalen Automobilsektor mit innovativen Batteriepack-Komplettlösungen zu versorgen, die es aktuell im regionalen Fertigungssektor noch nicht gibt. Weiterhin sollen die Lösungen auch für neue industrielle Realitäten (Autos und Motorräder mit Hybrid- oder Elektroantrieb, elektrische Arbeitsfahrzeuge) sowie für BP-Produkt- und Prozesseinsätze interessant sein.

Der Systemintegrator und Kunde von Te.Co., ASI S.N.C., entwickelt Ad-hoc-Lösungen, wählt die am besten geeigneten Komponenten für die gegebenen Erfordernisse aus und plant den Bau der Roboterinsel. Die Insel ist Teil eines sehr viel komplexeren Projekts. An diesem beteiligt sich auch ein neues Spin-Off der Universität, dessen Thema nachhaltige öffentliche Verkehrsmittel ist. Die Insel wird außerdem von der Universität ausgestellt.

Die Ausführung des Projekts LiBER erfolgte in Zusammenarbeit mit zwei sehr wichtigen Partnern von Te.Co. Sie stellten die notwendigen Komponenten für die Entwicklung bereit: Datalogic und Rockwell Automation.

Komponenten von Datalogic für die Anlagenausstattung:

●     7-mm-Lesegerät MATRIX220: Der Roboter entnimmt der Box die Batterie, hält sie vor das Lesegerät und dreht die Batterie solange, bis der Code eingelesen ist.

●     10-Zoll-Taskbook: Benutzerschnittstelle der Maschine und Bedientafel, die sich dank ihrer Einsatzmöglichkeit als Tablet auch für die remote Bedienung eignet.

Komponenten von Rockwell Automation

●     SPS und Antriebe

2017 startete dieses Projekt in den Laboren der Universität Bologna und wurde im darauffolgenden Jahr patentiert. Trotz der Pandemie und der entsprechenden Schwierigkeiten stellte LiBER 2020 die ersten Prototypen für den Test fertig. Am Anfang 2021 liegt der Fokus dagegen auf der industriellen Fertigungsvorbereitung und der Gründung eines Start-Ups zur Herstellung lokaler Batterieproduktionslinien, die direkt bei den sie nutzenden Unternehmen installiert werden. All diese Linien sind jedoch mit der von UNIBO verwalteten und kontrollierten Pilotlinie verbunden.