Oben: Ladezustand Batterien: Immer genug Strom an Bord? Rechts: Noch nicht selbstverständlich:

Oben: Ladezustand Batterien: Immer genug Strom an Bord? Rechts: Noch nicht selbstverständlich: Schnellladestation – Tanken wie beim Benziner (Bilder: Siemens).

von Marisa Robles-Consée

MÜNCHEN (sp). Ganz aktuell griff die Messe Productronica 2011 das Thema auf und errichtete im Rahmen der Sonderschau „Batteriefertigung & Leistungselektronik“ ein komplettes Produktionsumfeld von Hochleistungsbatterien.
Von der reinen Lithium-Ionen-Akkuzelle bis zur automobiltauglichen Hochleistungsbatterie sind viele Fertigungsschritte nötig. Jedoch erfolgt die Batteriefertigung vielerorts als Manufaktur. „Die Akzeptanz und damit der wirtschaftliche Erfolg der Elektromobilität weltweit hängt wesentlich von der Automatisierung der Batterietechnik ab“, bestätigt Dr. Eric Maiser, Managing Director vom VDMA Fachverband Productronic. Als Mitglied des Fachbeirates der Productronica ist er davon überzeugt, dass sich mit der Großserienfertigung zügig Lernkurveneffekte und damit Kostensenkungen realisieren lassen: „Wir brauchen nationale und internationale Roadmaps unter Einbeziehung des Maschinenbaus, um den Bedarf der Batteriefertigungstechnik zu konkretisieren.“

Eine der größten Herausforderungen ist kostengünstige, zuverlässige Energiespeicher zu schaffen. Lange Lebensdauer und Zyklenfestigkeit sind ebenso gefordert wie geringe Verlustleistung, Handhabungssicherheit und breites Temperatureinsatzfeld. Für den mobilen Einsatz kommen hohe Energiedichte und Crash-Sicherheit dazu. Hersteller von Batterien für Elektroautos müssen hohe Sicherheitsanforderungen mit unabhängigen Tests nachweisen. Die Betriebstemperatur muss etwa zwischen -30 und 50 °C schwanken können, zudem sollte die Lebensdauer zehn Jahre betragen und 300 000 Ladezyklen umfassen. Teuer ist der Akku: rund 600 €/kWh werden derzeit veranschlagt. Im Einsatz sind Batterien mit bis zu 20 kWh – das entspricht einem Materialwert von bis zu 12 000 €. Insbesondere das Formieren, also die kontrollierte Überladung des Akkupacks, um alle Zellen auf dasselbe Fülllevel zu bringen, treibt die Kosten in die Höhe. So dauert das erste Aufladen 24 h, die Leckstromprüfung gar 28 Tage. Optimierungspotenziale soll die Leistungselektronik bringen.

Massive Kostensenkung gelingt nur mit einer hoch integrierten Fertigung und dem Zusammenspiel aller Player entlang der Prozesskette. Worauf es dabei ankommt, zeigte die Messe Productronica als Plattform der Elektronikfertigungsindustrie in enger Zusammenarbeit mit dem Fachverband Productronic im VDMA, der RWTH Aachen und dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie auf einer Sonderschau auf 200 m². Die Energiedichte von elektrochemischen Speichern wird erheblich von den gewählten Produktionsprozessen definiert. Daher reicht die Ausstellungsbandbreite von der Beschichtung des Elektrodenmaterials bis hin zum fertigen Modul. Als Hersteller vertreten waren unter anderem Digatron Industrie-Elektronik, ERSA, F&K Delvotec, IBG Automation, KUKA Roboter, KMS Automation, M+W Group, Manz, o.m.t, Reis Robotics, Siemens, ULT und Viscom.

Besucher konnten in der „virtuellen Fabrik“ der RWTH Aachen eine Batterieproduktion interaktiv zusammenstellen und sogar Kostenszenarien entwerfen. Erstmals auf der Productronica vertreten war der Anbieter von Automatisierungslösungen Reis Robotics. Im Fokus stand die vollautomatische Montage von Batteriemodulen. Ein weiteres Highlight war der Drahtbonder G5 XL von F&K Delvotec, der nach eigenem Bekunden den weltgrößten Arbeitsbereich von fast 1 m² bietet und große Bauteile aufnehmen kann. Rainer Kurtz, geschäftsführender Gesellschafter von Ersa, Vorsitzender des Fachbeirates der Productronica und Vorsitzender von VDMA Productronic, merkt an: „Die Maschinenbau-Branche profitiert erheblich, da neue Maschinen und Produktionssysteme dringend gebraucht werden.“ Das hat auch der Veranstalter der Productronica 2011, die Messe München, erkannt und startet ab Herbst 2012 mit einer neuen Messe: „Energy Storage“ heißt die internationale Kongressmesse für Batterien, Energiespeicher und deren Fertigung. Sie soll jährlich parallel zu den Messen Electronica und Productronica stattfinden.
Das schürt eine enorme Nachfrage nach Fachkräften, weiß Karl Joachim Ebeling zu berichten. Er ist Präsident der Universität Ulm und Leiter der Arbeitsgruppe Nachwuchs und Qualifizierung der Nationalen Plattform Elektromobilität. „Ein nationaler Kraftakt für gute Weiterbildungsangebote ist nötig“, bekräftigt er, der mit einem zusätzlichen Bedarf von 10 000 Ingenieuren und Technikern für die Entwicklung und Instandhaltung von Elektroautos und E-Bikes rechnet.

Produktion Nr. 48-49, 2011