Germany – Lasers – Laser-Setup - PR753312-3470-W

1 Stück Laser-Setup zur Zellkontaktierung und Batteriemodulbildung Am Fraunhofer IGCV in Augsburg ist die Demonstration von Herstellungsprozessen von Lithium-Ionen-, Natrium-Ionen- sowie Festkörper Batteriezellen in kleiner Stückzahl für Forschungs- und Entwicklungsprojekte geplant. Hierbei soll die gesamte Prozesskette der Batterieproduktion dargestellt werden. Beginnend bei der Elektrodenfertigung mit den Gewerken Mischen, Beschichten und Kalandrieren bis hin zum Abuse-Testing von fertiggestellten Batteriezellen. Auch das Assemblieren der Zellen stellt dabei einen zentralen Prozessschritt dar. Hierbei sollen mit einem geeigneten Laser-Setup verschiedene Prozessschritte bei der Zell- und Modulassemblierung realisiert werden. Das Laser-Setup ist als Teil des Fertigungsprozesses sowohl von einzelnen Batteriezellen als auch von ganzen Modulen geplant. Ein zentrales Kriterium ist dabei die Flexibilität der Anlage, d. h. verschiedenste Formate, Größen und Zelltechnologien sollen mit einer Anlage abgedeckt werden. Folgende Prozessschritte sollen vom Laser-Setup entweder zeitnah oder perspektivisch übernommen werden: • Verschweißen von prismatischen und zylindrischen Batteriezellgehäusen • Zellinterne Kontaktierung verschiedener Batteriezelltypen • Formatunabhängige Kontaktierung von einzelnen Batteriezellen zu ganzen Modulen • Vereinzeln und Strukturieren von Batterieelektroden • Reinigung von Kontaktflächen an Batteriezellen Das Laser-Setup soll zunächst aus zwei Laserstrahlquellen bestehen, welche Licht im infraroten Wellenlängenbereich emittieren. Jeweils eine Quelle soll an Laserprozessmodul 1 und 2 zur Verfügung stehen. Zusätzlich soll eine Möglichkeit zur Integration einer weiteren Laserstrahlquelle in Modul 2 vorgesehen werden. Die Auswahl der Laserstrahlquellen muss mit den Optiken korrelieren. 03.01 Option: Optik - Bereitstellung einer anforderungsgerechten Lagerungsmöglichkeit der Optiken und Sensoren. Die Verpackung muss Schutz gegen jegliche äußeren Einflüsse gewährleisten. 03.19 Option: Optik - Bearbeitungsoptik 2 - Sensorschnittstellen für die Integration eines OCT-Sensors oder eines Photodioden-Sensors (alternativ einer Kamera) 04.09 Option: Führung der Optiken im Arbeitsbereich - Modul 1 - Der Roboterflansch soll mit Schnellkupplungen ausgestattet sein, um einen automatischen Optikwechsel umzusetzen. 05.09 Option: Kamerasystem zur Positionierung der Bearbeitungsoptik - Modul 2 Kamerasystem für Laserprozessmodul 2 05.10 Option: Kamerasystem zur Positionierung der Bearbeitungsoptik - Modul 2 Anpassung des Bearbeitungsabstandes in z-Richtung der Optik sowie eine Korrektur in x-/y-Richtung basierend auf den Kamerabildern und der Analyse der Bauteillage. 05.11 Option: Kamerasystem zur Positionierung der Bearbeitungsoptik - Modul 2 Die z-Fokuslage soll durch die Remote-Optik entsprechend angepasst werden können. 05.12 Option: Kamerasystem zur Positionierung der Bearbeitungsoptik - Modul 2 Neupositionierung der Optik für eine Korrektur in x-/y-Richtung mittels des Roboters basierend auf einer Analyse der Kamerabilder 05.13 Option: Kamerasystem zur Positionierung der Bearbeitungsoptik - Modul 2 Sicherstellung einer reproduzierbaren Schweißnahtposition für jede Kontaktierungsstelle 05.14 Option: Kamerasystem zur Positionierung der Bearbeitungsoptik - Modul 2 Stand-alone-Lösung oder als in die Optiken integrierbares System 05.15 Option: Kamerasystem zur Positionierung der Bearbeitungsoptik - Modul 2 Bildbasiertes Kantentracking, z. B. für das Schweißen der Side-/Endplates 05.16 Option: Kamerasystem zur Positionierung der Bearbeitungsoptik - Modul 2 Anpassung der Schweißnahtposition durch Offset in der Optiksteuerung 07.12 Option: Lüftungsanforderungen - Ausstattung der Optiken mit einem Crossjet zur Verlängerung der Schutzglas-Standzeit ausgestattet sein. 07.13 Option: Lüftungsanforderungen - Entsprechende Filtereinheiten zur Reinigung der Luft (z. B. Spülluft für die Optik) sollen nach Bedarf vorgesehen werden. Die Schnittstellen für die Sensoren sollen entsprechend standardisiert ausgelegt sein. 09.04 Option: Messdatenerfassung und Aufzeichnung Laserstrahl-Leistungsmessgerät und erforderliche Software 09.05 Option: Messdatenerfassung und Aufzeichnung - Regelmäßige Überprüfung der emittierten Laserleistung (Priorisiert ist hierbei eine Lösung anzustreben, bei der das Messgerät in die Strahlquelle integriert ist) 09.06 Option: Messdatenerfassung und Aufzeichnung - Optikbahnhof (mind. einer, je nach Umsetzung des Optikkonzeptes) 09.07 Option: Messdatenerfassung und Aufzeichnung - Hardware zur Roboterkalibrierung 09.08 Option: Messdatenerfassung und Aufzeichnung - Bedienpanel für den Roboter 09.09 Option: Messdatenerfassung und Aufzeichnung - Software zur Offline-Schweißnahtprogrammierung