Bild 01: Das Transportsystem Acopostrak von B&R bewegt Batteriezellen unabhängig und frei von starren Taktvorgaben. (Quelle: B&R)
Rund ein Drittel der Kosten eines Elektrofahrzeugs entfallen auf die Batterie. Deren Kapazität und damit Reichweite ist für die meisten Käufer nach wie vor das wichtigste Entscheidungskriterium. Die Qualität und Zuverlässigkeit der Batterien wirken sich direkt auf die Sicherheit und die Fahreigenschaften aus. Außerdem hängen von der Qualität und dem Preis der mobilen Energiespeicher die Akzeptanz und Durchdringung von Elektroautos am Fahrzeugmarkt ab.
Die Qualität der Batterie wird über eine 100-prozentige Prüfung während ihrer Produktion sichergestellt. Als gängiges Verfahren zur InlinePrüfung von Batterien hat sich die Röntgenprüfung etabliert. Entsprechende Röntgenmesskomponenten für hochwertige und kostengünstige Batteriezellen bietet Exacom [1]. Das Unternehmen ist Spezialist für die Prüfung von prismatischen und runden Batteriezellen. Als Tochterunternehmen der Viscom SE [1], Anbieter von Lösungen zur zerstörungsfreien Bilderfassung, bündelt es das Knowhow des Konzerns in der Entwicklung und Produktion von spezialisierten Röntgenlösungen für die Batterieproduktion. Dazu wird ein umfassendes Portfolio an röntgentechnischen und optischen Batterieinspektionslösungen bereitgestellt.
Röntgeninspektion mit 175 PPM
Für die Gigafactory eines namhaften Herstellers von Elektrofahrzeugen lieferte Exacom iXcell-Röntgeninspektionssysteme. Durch das Inspektionssystem laufen Rundzellen des Typs 46xx, die der Hersteller von Elektrofahrzeugen in seiner aktuellen Modellpalette einsetzt. Die hohe Taktrate von rund 175 geprüften Zellen pro Minute wird nicht zuletzt durch den Einsatz des Transportsystems Acopostrak von B&R Industrial Automation [3] erreicht (Bild 1).
Hagen Berger, Geschäftsführer von Exacom, erklärt: „Grundsätzlich gibt es bei der Röntgeninspektion zwei entscheidende Faktoren: Wir müssen die Bildaufnahme beherrschen, das heißt, wir müssen ein Verfahren einsetzen, das in kürzester Zeit ein qualitativ hochwertiges Bild mit maxi maler Zuverlässigkeit aufnimmt. Dazu brauchen wir als zweiten Faktor ein geeignetes Transportsystem.“
In der Batteriefertigung der Gigafactory des Elektroautoherstellers kommt Acopostrak in der gesamten Anlage zum Einsatz. Die Röntgeninspektion mit iXcell (Bild 2) ist vollständig in die Produktionslinie integriert und prüft die Batteriezelle während einzelner kritischer Produktionsschritte und schleust sie bei nicht bestandener Prüfung sofort aus. So werden fehlerhafte Zellen nicht durch den gesamten Prozess mitgeführt, um erst am Ende der Linie ausgeschleust zu werden – mit entsprechenden Verlusten an Ausbeute, Rohstoffen und Energie.
Die Inline-Integration der iXcell-Stationen bedeutet aber auch, dass die Röntgenanlage mit dem Produktionsfluss Schritt halten muss und nicht zum Flaschenhals werden darf. Zwischen 150 und 175 Batteriezellen pro Minute verlassen die Wickelautomaten der Batteriezellenfertigung und jede einzelne muss in circa 340 ms geprüft werden. „Um diese Vorgabe zu erfüllen, nutzen wir die Möglichkeiten des Transportsystems Acopostrak“, erklärt H. Berger weiter. „Während der Aufnahme muss das einzelne Shuttle mit der Batteriezelle absolut still stehen. Jedes nachträgliche Vibrieren nach dem Stopp verlängert den Prüfzyklus. Deshalb haben die Spezialisten von B&R [3] die Steuerung des Transportsystems so parametriert, dass die Zelle in der Röntgenstation mit der größtmöglichen Verzögerung und einem vordefinierten Bewegungsprofil abgebremst und die Schwingung maximal unterdrückt wird.“