Mini ortamda batarya hücresi üretimi: Kuru odalarda esnek otomasyon

E-mobiliteden ileti?im ve t?bbi teknolojilere, ak?ll? araçlardan ev aletlerine... Sektörlerin batarya ihtiyac? giderek art?yor. Ancak bunlar?n Gigafactory’lerde üretilmesi muazzam miktarda enerji tüketiyor. Büyük üretim hatlar? da çok esnek de?ildir. Bu sorunlar? giderebilecek bir alternatif, Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü?'nde (KIT) ba?ar?yla test edildi. Çözüm ne mi? Mini ortamlarda proses muhafazas?. Peki sürecin merkezinde ne var? Tabii ki de KUKA robotlar?.

Batarya hücresi üretiminin gelece?i: Enerji verimli, temiz ve kuru odalar

Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü'nün (KIT) wbk üretim Teknolojisi Enstitüsü bünyesinde gelece?in batarya üretimini ?imdiden deneyimleyebilmek art?k mümkün. Lityum iyon pilleri daha esnek ve verimli hale getirmek isteyen ara?t?rmac?lar, AgiloBat projesi kapsam?nda bir ?evik hücre üretimi kurdular: Mini ortamlarda robot tabanl? otomasyonun yard?m?yla daha ?nce yaln?zca üretimde mümkün olan bir esneklik düzeyine ula?t?lar.?

KR 4 AGILUS, KIT'teki robot hücrelerinden birinde çal???rken.

Uyarlanabilir prosesler ve program de?i?iklikleri sayesinde kuru odalarda ?ok ?e?itli hücre geometrileri üretilebiliyor ve b?ylece karma??k sistem d?nü?ümlerine gerek kalm?yor.?Bu do?rultuda ara?t?rmac?lar, yap? ve tasar?m a??s?ndan dünyada bir ilk olan ?zel robot hücrelerini geli?tirdiler. Bu hücreler, Exyte Grubu'nun bir ?irketi olan Exentec Germany GmbH taraf?ndan tasarlan?yor ve üretiliyor. Stuttgart merkezli uluslararas? in?aat hizmetleri ve tesis mühendisli?i ?irketi Exyte, yar? iletken ve batarya fabrikalar?, veri merkezleri ve biyofarmas?tik sekt?rüne y?nelik tesisler de dahil olmak üzere yüksek teknolojili sekt?rler i?in sürdürülebilir ve ultra temiz üretim tesislerinin tasar?m, planlama ve in?as?n? yürütüyor. Exentec'in ana odak noktalar?ndan biri de temiz ve kuru odalar. Exentec Batarya Teknolojisi Direkt?rü Nicole Neub'un s?zleriyle ifade etmek gerekirse: "Batarya üretim sürecinde gerekli olan kuru havadan biz sorumluyuz."

Her proses ad?m? mini ortamda

Bilindi?i üzere batarya hücresi üretiminde ortam havas?n?n ?ok az nem i?ermesi gerekir. Detayland?racak olursak: Hassas batarya malzemelerinin i?lenmesi s?ras?nda oksidasyon veya nem olu?umunu ?nlemek i?in ba??l nem genellikle yüzde 1'in alt?nda olmal?d?r. Ba??l nemin yüksek olmas?, kalite sorunlar?na ve hatta kritik batarya ar?zalar?na yol a?abilir.

Robot hücrelerindeki ba??l nem genellikle yüzde 1'in alt?ndad?r.

Bu do?rultuda gereken kuruluk da mini ortamlarda yarat?l?r. Nicole Neub: "üretimdeki her bir proses ad?m? ve ilgili makineler kapat?l?yor ve filtrelenen hava do?rudan prosese dahil ediliyor." "Bu sayede sadece makineye temiz ve kuru hava veriliyor ve üretim holünde büyük miktarda kullan?lmayan hava kalm?yor." Genellikle batarya hücrelerinin seri üretiminde tüm üretim alanlar? kuru oda olarak i?letilmekte birlikte, bu durum her bir proses i?in gerekli de?ildir ve büyük miktarda enerji gerektirmektedir.

A??r? kuru hava: Proses muhafazas? ile mümkün

AgiloBat projesinde ise bu i?lem, -50 °C'ye kadar ula?an bir ?iy noktas?n?n bulundu?u konteyner benzeri kutular kullan?larak yap?lmaktad?r. KIT wbk üretim Teknolojisi Enstitüsü'nde g?rev alan AgiloBat Projesi Teknik Direkt?rü Sebastian Henschel: "Bunun üretim ortam?n?n s?cakl???yla hi?bir ilgisi yok." ?iy noktas?, nemin yo?unla?mas? i?in havan?n so?utulmas? gereken s?cakl??? belirtir. Dolay?s?yla: ?iy noktas? ne kadar dü?ükse hava o kadar kurudur. Henschel: "Hacim olarak -50 °C'lik bir ?iy noktas?nda, bir milyon hava molekülünde 100'den az su molekülü bulunuyor" "Bu da yüzde birin ?ok alt?nda bir ba??l neme denk geliyor."

KUKA robotlar?n?n yard?m?yla endüstriyel hassasiyet elde ederken, normalde yaln?zca manuel üretimden elde edebilece?imiz düzeyde esnekli?e de ula?t?k.

Sebastian Henschel, AgiloBat Teknik Direktörü, KIT

Yenilik?i otomasyon sayesinde insanlar proseslerden ayr?l?yor

Belirleyici fakt?rlerden biri de ?al??anlar: Henschel: "?nsanlar olarak yüzde 80'imiz sudan olu?uyor, bu da durumu ?ok daha zor hale getiriyor." Nicole Neub: "Ve dinlenirken dahi her saat en az 120 gram saf nem soluyoruz." "Bu nem düzeyleri, -50°C gibi dengeli bir ?iy noktas?n? ?nemli ?l?üde olumsuz etkiliyor." üretim ortam?n? tam anlam?yla kuru hale getirmek i?in insanlar?n mümkün oldu?unca d??ar?da tutulmas? gerekiyor. Exentec’in yakla??m? ise ??yle: Nicole Neub: "Muhafaza imkan? sayesinde mini ortam?m?zda sürekli olarak insanlar? prosesten ay?rabiliyoruz." "Elbette bu ancak tam otomatik ?al??mayla mümkün." ??te tam da bu noktada KUKA robotlar? devreye giriyor.

?ki adet KR SCARA ve KR CYBERTECH nano, mini ortamda son derece yüksek verimlilik ve hassasiyetle çal???yor.

Mü?terileri tatmin eden ?ok say?da proje, KUKA'n?n ba?ar?s?n? kan?tl?yor

AgiloBat kapsam?nda, proje y?neticilerinin eksiksiz memnuniyeti i?in d?rt adet KR CYBERTECH nano, bir adet KR 4 AGILUS?ve hücre istifleme i?in iki adet KR SCARA?kullan?lmaktad?r. KUKA ?? Geli?tirme Müdürü Thomas Schmidberger: "Batarya hücresi üreticileri, ?al??anlar?n ?evre kirlili?ini azaltmak ve üretim kalitesini art?rmak i?in y?llard?r kuru odalarda ?ok say?da KUKA robotu kullan?yor." KUKA, kuru oda ortamlar?na y?nelik teknolojik gereklilikleriyle ilgili olarak bir süredir batarya üreticileriyle ileti?im halinde. Schmidberger: "Mü?terileri tatmin eden ?ok say?da proje sayesinde ürünlerimizin kuru odalardaki gerekliliklerine olduk?a a?inay?z ve bunlar? ?nde gelen sekt?r uzmanlar?yla birlikte sürekli olarak analiz ediyoruz." Lider robot üreticilerinden KUKA, robotlar?n?n kuru odalarda kullan?m i?in sertifikasyonu üzerinde ?al???yor.

KIT ara?t?rmac?lar? taraf?ndan geli?tirilen robot hücreleri, dünyada bir ilki temsil ediyor.

KUKA robotlar? kuru odalara ?zel zorluklar?n üstesinden geliyor

Kuru odada kullan?m, robotlar i?in ?zel zorluklara neden olmaktad?r. A??r? dü?ük nem oran? ise daha fazla a??nmaya yol a?abilmektedir. Bu durum de ?zellikle plastikle?tirici i?eren contalar veya kablo ba?lant?lar? gibi malzemeler i?in ge?erlidir: Kuru odada uzun süre boyunca kullan?ld?klar?nda daha ?abuk g?zeneklenebilir, hatta k?r?labilirler.?

KUKA robotlar?, kuru odalarda kar??la??lan tüm zorluklar?n üstesinden geliyor.

Bununla birlikte ya?lay?c? gresler gibi maddeler de su bile?enlerini kaybettikleri i?in i?levlerini yitirebilirler. KUKA'n?n dikkate ald??? ?zel zorluklar: Augsburg'daki otomasyon uzmanlar?, 2020'den bu yana batarya hücresi üretiminde 10.000'den fazla robotla deneyim kazand? ve bu robotlar?n 1.000'den fazlas? kuru oda uygulamalar?nda kullan?ld?. Mü?teri geri bildirimi ise her zaman olumlu oldu.

Batarya hücresi üreticileri, çevre kirlili?ini azaltmak ve üretim kalitesini art?rmak amac?yla y?llard?r kuru odalarda KUKA robotlar?n? kullan?yor.

Thomas Schmidberger, KUKA ?? Geli?tirme Müdürü

Tekrarlanabilirlik ve do?rulu?un esneklikle bulu?mas?

Ancak otomasyon ile mini ortamlarda üretim, batarya hücresi üretiminin yan? s?ra bir?ok ba?ka sekt?r i?in de cazip bir se?enek olarak ?ne ??k?yor: Exentec'ten Nicole Neub: "Bu husus ?zellikle de yar? iletken ve ila? sekt?rleri i?in olduk?a ?nemli." ?KUKA'n?n geni? ürün yelpazesinin avantajlar? i?te tam olarak burada ortaya ??k?yor: Robotlar, ?ok y?nlülükleri ve esneklikleri sayesinde tamamen farkl? alanlarda, ürünlerde ve ortamlarda kullan?labiliyor.?

KR CYBERTECH nano, sistemlere esnek bir ?ekilde uyum sa?l?yor.

KIT'te yürütülen proje de bunu kan?tl?yor. AgiloBat Teknik Direkt?rü Sebastian Henschel: "Farkl? üretim modülleri üzerinden farkl? i?lem ad?mlar?n? e?le?tirip daha sonra bunlar? birbirine ba?layarak maksimum esnekli?e sahip bir sistem olu?turmak istedik." “KUKA robotlar? bu alanda ne kadar etkili olduklar?n? a??k?a kan?tlad?lar. Bu robotlar?n yard?m?yla ula?t???m?z endüstriyel tekrarlanabilirlik ve do?rulu?u, normalde yaln?zca manuel üretimden elde edebilece?imiz düzeyde esneklikle birle?tirdik."

Kü?ük ve orta ?l?ekli ?irketler i?in de cazip bir üretim ??zümü

Bu ?zellikler KOB?'ler i?in ?zellikle cazip oldu?undan, AgiloBat'taki KIT ekibinin orta ?l?ekli makine ve tesis mühendisli?i ?irketleriyle i? birli?i yapmas? kesinlikle tesadüf de?il. Mini ortamlar ve otomasyon, ?irketlerin kritik proses zinciri boyunca kuru oda üretim ortamlar?nda rekabet?i tesis teknolojisi sunmalar?n? sa?l?yor. AgiloBat'tan elde edilen bulgular, batarya hücrelerini esnek bir ?ekilde üretmelerine ve kü?ük miktarda malzemeyle endüstriyel ?l?ekte üretim elde ederek yeni malzeme sistemlerini test etmelerine olanak tan?yor. Thomas Schmidberger: "Son olarak, batarya üretimindeki bu kimyasal i?lem ad?mlar?n?n kritik maddelerin kullan?m?n? da kapsad???n? unutmamal?y?z." "Robot tabanl? otomasyonun mini ortamlarla birle?tirilmesi, ?al??anlar?n sa?l???n? da koruyor.

KR CYBERTECH nano da tüm KUKA bile?enleri gibi AgiloBat projesindeki gereklilikleri kar??layarak tüm ara?t?rmac?lar? memnun eden bir sonuç sunmu?tur.

Mini ortamlarla insanlar?n ve proseslerin tutarl? bir ?ekilde ayr?lmas? sayesinde i?letme maliyetleri önemli ölçüde azalt?labiliyor.

Nicole Neub, Exentec Batarya Teknolojisi Direktörü

??letme maliyetlerinde ve kaynaklarda ?nemli tasarruflar

AgiloBat'ta kullan?lan üretim süre?leri, iki a??dan ?nemli kaynak tasarrufu sa?layabiliyor: ?te yandan, geleneksel üretime k?yasla ?nemli ?l?üde daha az enerji gerektiriyor. "Gigafactory'lerde toplam enerji ihtiyac?n?n yüzde 25 ila 40’?, kuru oda ko?ullar?n?n olu?turulmas? i?in kullan?l?yor. Nicole Neub: "Bunu yaparken kuru odada bulunan her bir ki?inin neden oldu?u nem giri?ine kar?? sürekli kurutma yap?yoruz." “Mini ortamlar ve insanlar?n ve süre?lerin tutarl? bir ?ekilde ayr?lmas? bu rakam? ve dolay?s?yla i?letme maliyetlerini, yani OPEX'i ?nemli ?l?üde azaltabilir.” Ve ikinci olarak, kullan?lamaz ?skarta say?s? ?nemli ?l?üde azal?r: wbk'dan Sebastian Henschel: "Büyük tesisler ?al???rken dahi at?lmas? veya geri d?nü?türülmesi gereken %15 - %20 oran?nda reddedilen malzeme olu?abiliyor." “üretimi daha esnek hale getirerek bu kotay? ?nemli ?l?üde azaltmak mümkün.” KUKA robotlar? da bunu mümkün k?l?yor!