11. Mai 2023
Um den Klimawandel mit E-Mobilität wirksam zu bekämpfen, müssen wir die gesamte Wertschöpfungskette von E-Fahrzeugen berücksichtigen: von der Konstruktion bis zum zweiten Leben. Fahrzeug- und Batteriegewicht, Leistung, Reichweite, Wartungsfreundlichkeit und Recyclingfähigkeit – die Grundlage für einen geringeren Ressourcenverbrauch über den gesamten Lebenszyklus hinweg wird bereits in der Designphase des Elektrofahrzeugs gelegt. Häufig wird der Einfluss des Material- und Energieverbrauchs in der Produktion auf den CO2-Fußabdruck der Elektromobilität unterschätzt.
Unser ambitioniertes Ziel ist es, unsere Kunden bei der Erreichung ihrer Umweltziele und KPIs im Fertigungsprozess zu unterstützen. Es gibt viele Hebel, die den CO2-Fußabdruck der Produktion und der Batterie im weiteren Betrieb direkt oder indirekt beeinflussen. Hier stellen wir Ihnen acht Möglichkeiten vor, wie Sie den CO2-Fußabdruck Ihrer Batterieproduktionslinie verbessern können.
1. Auf energieoptimierte Verbindungstechniken setzen
Die Entscheidung für eine Verbindungstechnik erfolgt in der Designphase. Neben den Verbindungseigenschaften und -vorteilen sollten Sie dabei auch die Energieeffizienz der jeweiligen Verbindungstechnik berücksichtigen. Das Stanznietverfahren („Self-pierce riveting“, SPR) beispielsweise ist eine kalte und saubere Verbindungstechnik, die sich für die Montage von Batteriemodul und -wanne eignet.
Unsere Henrob-SPR-Systeme benötigen von Haus aus nur eine niedrige Betriebsspannung und eine geringe Druckluftversorgung. Ihr Energierückgewinnungskondensator senkt die CO2-Emissionen, indem er die Bremsenergie im Verbindungszyklus für das Setzen des nächsten Niets nutzbar macht – ähnlich wie bei Hybridfahrzeugen. Durch die Reduzierung der Energiezufuhr von 0,85 Wh (Standardsystem) auf 0,68 Wh pro Niet werden die CO2-Emissionen für 150.000 Batterieträgermodule um 19 % (2,25 Tonnen pro Jahr) gesenkt.
EV Battery Tray Assembly Henrob SPR Riveting
2. Wenn möglich Multi-X-Lösungen verwenden
Moderne EV-Batterien, wie zylindrische Zellen in Wabenstruktur, weisen mehr Zellen auf und erfordern daher mehrere Dosieraufgaben mit kurzen Zykluszeiten, z. B. bei der thermisch leitfähigen Zellverklebung. Ein skalierbares System kann dabei einen großen Vorteil darstellen. Unser Dosiersystem mit mehreren Düsen von Scheugenpflug integriert beispielsweise mehrere Dosiereinheiten in ein System mit einem gemeinsamen Servomotor für alle Einheiten. Dies spart Platz und reduziert den CO2-Fußabdruck Ihrer Produktionslinie.
Zum Befestigen der Batteriemodule in der Wanne stehen Mehrspindel-Lösungen zur Verfügung. Mit synchronisierten Anziehprogrammen gewährleisten sie eine präzise Montage auch unter komplizierten Bedingungen wie dem weichen Verbindungsverhalten von Wärmeleitpaste unter den Modulen. Alle erforderlichen Komponenten sind direkt auf dem Roboter verfügbar. Das spart Stellfläche und verringert die Anzahl der Roboter und Steuerungen und kann die Kabellängen um bis zu 90 % reduzieren.
Multi-nozzle dispensing and multi-spindle tightening solutions save equipment and floor space.
3. Den Druckluftverbrauch senken
Druckluft ist einer der großen Faktoren, die die CO2-Emissionen und Kosten in Fabriken in die Höhe treiben. Die Branche ist noch weit von der druckluftfreien Produktion entfernt, aber es gibt zunehmend Ansatzpunkte für Verbesserungen.
Für unsere K-Flow-Fließlochschraubsysteme – zum Beispiel für die Batteriewannenmontage oder die Deckelbefestigung mit einseitigem Zugang geeignet – haben wir eine Alternative zum Blow-Feed-Zuführsystem für Schrauben entwickelt. Unser Magazin HLX 70 befindet sich direkt auf dem Kopf des Verbindungswerkzeugs und kann bis zu 70 Befestigungsteile aufnehmen.Das System benötigt 64 % weniger Druckluft als ein Blow-Feed-Zuführsystem. Dadurch wird Energie bei der Drucklufterzeugung sowie das damit verbundene CO2 eingespart.
The K-Flow HLX S magazine solution for flow drill fastening saves ca. 64 % compressed air compared to the blow feed system.
4. In hochpräzise Anwendungen investieren
Die Batterieherstellung umfasst verschiedene Dosierprozesse wie Zellverklebung, Applikation von Wärmeleitpasten und Batterieabdichtung. In vielen Fällen wird eher zu viel Material aufgetragen, um auf Nummer sicher zu gehen und die Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Gemäß dem Motto „so wenig wie möglich, so viel wie nötig“ kann eine präzise Applikationstechnologie jedoch erhebliche Materialmengen einsparen.
Gleichzeitig bedeutet mehr Präzision weniger manuelle Nacharbeit, weniger Ausschuss und weniger Materialabfall, der entsorgt werden muss – was zu CO2-Einsparungen während des gesamten Prozesses führt. Ein Beispiel ist der Korrosionsschutz durch Auftragen von Wachs auf die korrosionsgefährdeten Verbindungen und Schnittkanten auf der Außenhülle der Batterie.
Mit unserer IDDA.Seal-Technologie können wir das Material zielgenau und wie bei einem 3D-Druck auftragen. Im Vergleich zur herkömmlichen Flat- oder Jetstream-Technologien spart IDDA bis zu 40 % des Materials ein und verlängert die Lebensdauer der Batterie dank des langfristigen Korrosionsschutzes.
IDDA.Seal applies the material with pinpoint accuracy in a 3D print like manner. This results in significant material savings in car body sealing and battery corrosion protection.
5. Messen, berechnen, anpassen
Insbesondere bei Applikationen von Wärmeleitpasten werden große Mengen an Wärmeleitpaste („Thermal Interface Materials“, TIM) auf die Batteriewanne aufgetragen. In der Regel wird zu viel von diesem teuren und schweren Material verwendet, wodurch das Gewicht zunimmt, was wiederum die Reichweite und die Kosten der Elektrofahrzeuge beeinträchtigt.
Mit Smart.Adjust haben wir eine Lösung entwickelt, die das erforderliche Materialvolumen genau misst. Basierend auf einem 3D-Scan der Batterieschalenoberfläche und der Modulunterseite berechnet die Volume.Adjuster-Software das genaue Volumen, und das Applikationssystem passt die Parameter entsprechend an. Dadurch werden bis zu 20 % der Wärmeleitpaste und bis zu 2 kg Gewicht pro Batterie eingespart, was zu einem verbesserten CO2-Gesamtfußabdruck und einer optimierten Batteriereichweite führt.
Smart.Adjust exactly measures and calculates the required volume for the application of thermal interface materials (TIM). This can save up to 20 % material.
6. Keine Materialverluste hinnehmen
Bei Dosiersystemen müssen die Materialien meist aus Fässern zugeführt werden. Dabei kommt es häufig vor, dass Materialversorgungseinheiten die Fässer nicht vollständig leeren können. Im Fass verbleibt immer ein Rückstand, der entsorgt werden muss. Darüber hinaus treten auch beim Fasswechsel mehrere Liter Materialverlust auf.
Die Plus.Supply reduziert die Verluste erheblich. Eine besondere Kombination aus Vakuumpumpe und flacher Folgeplatte erhöht die Materialausbeute aus dem Fass und verringert Materialverluste beim Entlüften. Während Standardpumpen laut internen Berechnungen eine Materialausbeute von ca. 95,9 % aufweisen, erreicht die Plus.Supply 99,4 % nutzbares Material pro Fass .Die Materialeinsparungen, die reduzierten Materialabfälle und der geringere Entsorgungsaufwand können sich zusammen auf CO₂-Einsparungen in Höhe von 65 Tonnen pro System und Jahr belaufen (die Berechnung erfolgte für eine beispielhafte Wärmeleitpasten-Applikation in der EV-Batteriemontage).
7. Kleberaupen prüfen
Bei der Raupenprüfung liegt der Schwerpunkt hauptsächlich auf der Qualität, aber auch Nachhaltigkeitsaspekte spielen eine Rolle. Mit unseren maßgeschneiderten Lösungen erkennen Sie Fehler bei der Raupenbreite, -position, dem -volumen und der -kontinuität.
Prozesse wie die Zellverklebung, Deckeldichtung oder andere Verklebungs- und Dichtungsanwendungen innerhalb der Batterie können abgesichert werden. Durch sofortiges Feedback zur Klebstoffaufbringung können die Bediener die Ursache von Mängeln oder Qualitätsproblemen frühzeitig während der Produktion erkennen und Gegenmaßnahmen ergreifen.
Dies verbessert die Prozesseffizienz und reduziert Ausschuss und Materialabfall. Die erhöhte Präzision wird durch das Zusammenspiel der genauen Dosiertechnologie und der Raupenprüfung erreicht und ermöglicht sogar kleinere Raupendurchmesser und -volumina, was für Material- und CO2-Einsparungen sorgt.
3D bead inspection reduces rework, scrap and rejects.
8. Die Effizienz des Dosiersystems im Auge behalten
Die ständige Überprüfung der Parameter des Klebe- und Dosiersystems ist von entscheidender Bedeutung. Selbst geringfügige Änderungen der Einstellungen können den Material- und Energieverbrauch und den Verschleiß verringern sowie die Lebensdauer der Komponenten erhöhen. Zu den zu berücksichtigenden Faktoren zählen:
- Reste im Fass: Durch Anpassung der Parameter und intelligente Nachrüstungen kann der Materialabfall durch Fassreste reduziert werden.
- Spülvolumen Pumpe: Minimieren Sie das Spülvolumen während der Pumpenentlüftung, um Materialeinsparungen bei Fasswechseln zu erreichen.
- Spülvolumen Dosierer: Optimieren Sie 1K- oder 2K-Spülvolumen während Produktionspausen, um Materialeinsparungen bei gleichbleibender Anwendungsqualität zu erzielen.
- Luftverbrauch Pumpe: Einstellung des Pumpendrucks zur Minimierung von Luftverbrauch und Verschleiß.
- Sollwert Fasserwärmung: Anpassung an die Produktionsanforderungen, um den Energieverlust durch langes Vorwärmen zu vermeiden.
Mit unserer Prüfung der Anwendungseffizienz helfen wir Ihnen dabei, die Leistung Ihres Systems zu optimieren. Unsere Prüfungen haben aufgezeigt, dass unsere Kunden mit den oben genannten Optimierungen bis zu 13 Tonnen CO2 pro System und Jahr (Schätzung basierend auf durchschnittlichen CO2-Werten) sowie bis zu 27 % der Kosten einsparen.
Das könnte Sie interessieren
