Die Batteriefabrik der Zukunft ist zunehmend eine digitale: Während Simulationen die Entwicklung neuer Zellen begleiten, überwachen intelligente Sensoren die laufende Produktion in Echtzeit. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM arbeiten an Methoden, die Herstellungsprozesse virtuell abbilden und kritische Parameter direkt während der Fertigung erfassen. Ihre Ergebnisse präsentiert die Fraunhofer-Allianz Batterien auf der Battery Show Europe 2026.
Im Zentrum steht der Einsatz digitaler Zwillinge für die gesamte Produktionskette – von der Elektrodenfertigung über das Mischen, Beschichten und Trocknen bis hin zur Zellassemblierung. Durch die virtuelle Analyse dieser Prozessschritte sollen Fehlerquellen identifiziert und beseitigt werden, noch bevor sie in der realen Fertigung auftreten. Das Ziel: reduzierte Ausschussraten und stabilere Prozessführung in der Großserienfertigung.
Ein Kernelement dieser Arbeit ist das Battery and Electrochemistry Simulation Tool BEST, das die Abteilung Strömungsprozesse am Fraunhofer ITWM bereitstellt. BEST ermöglicht die dreidimensionale Modellierung von Lithium-Ionen-Batterien am Computer. Der Leistungsumfang reicht von der Simulation von Elektrodenmikrostrukturen über die Prognose der Zellleistung und die Optimierung von Ladestrategien bis hin zur Abbildung von Alterungs- und Degradationsprozessen. Damit deckt das Tool einen breiten Anwendungsbereich ab, der für Zellentwicklung und Produktionsoptimierung gleichermaßen relevant ist.
Der Ansatz des Fraunhofer ITWM adressiert eine zentrale Herausforderung der aktuellen Batteriezellproduktion: Trotz wachsender Investitionen in Gigafactory-Kapazitäten – insbesondere in Europa – gelten Prozesskonsistenz und Qualitätssicherung als kritische Engpässe. Schwankungen bei der Elektrodenbeschichtung oder beim Trocknungsschritt können die Zellleistung und Lebensdauer erheblich beeinflussen. Digitale Zwillinge bieten hier die Möglichkeit, Parameterfenster systematisch auszuloten, ohne kostenintensive physische Experimente durchführen zu müssen.
Ergänzend zu den Simulationsmodellen entwickeln die Forschenden innovative Messsysteme, die eine Echtzeit-Überwachung der Fertigung ermöglichen sollen. Diese In-line- oder Near-line-Sensorik soll relevante Prozessgrößen kontinuierlich erfassen und damit die Grundlage für eine geschlossene Regelung der Produktionslinie schaffen – ein Ansatz, der in der Fachdiskussion unter dem Begriff der adaptiven Prozesssteuerung zunehmend an Bedeutung gewinnt.
Die Präsentation auf der Battery Show Europe 2026 unterstreicht den Transfer dieser Forschungsergebnisse in Richtung industrieller Anwendung. Für Anlagenbauer, Zellhersteller und Materialentwickler bieten derartige Simulationswerkzeuge und Messtechnikkonzepte ein erhebliches Potenzial, Entwicklungszyklen zu verkürzen und die Prozessreife in der Skalierung zu erhöhen.
Quelle: Fraunhofer-Allianz Batterien – https://www.batterien.fraunhofer.de/de/presse_medien/presse/schneller-zu-leistungsstaerkeren-batterien.html
