Montageprozesse in der Batteriefertigung für E-Fahrzeuge sind sehr sicherheitskritisch und aufwändig. Schon kleine Fehler können erhebliche Schäden verursachen oder Menschenleben gefährden. Deshalb gelten hier sorgfältige Dokumentationspflichten. Durch die Kombination aus dynamischer Laser- und Videoprojektion, smarten Werkzeugen und Tool-Tracking lassen sich diese erfüllen, wodurch Hersteller ihre Qualitätssicherung optimieren, die Effizienz in der Montage steigern und die Sicherheit im gesamten Lebenszyklus und für den Verbraucher erhöhen.
» Gastbeitrag von Dr. Peter Keitler, Managing Director bei Extend3D.
Mit dem Wandel zur Elektromobilität hat sich auch die Logik der Fahrzeugproduktion grundlegend verändert und die Batterie wurde zum Herzstück. Sie stellt den sicherheitskritischsten und technisch anspruchsvollsten Teil dar. Fehler in der Montage oder minimale Abweichungen im Prozess können gravierende Folgen haben, weshalb Unternehmen strenge Dokumentationspflichten erfüllen müssen. Denn Brände in Hochvolt-Batterien lassen sich kaum eindämmen oder löschen.
Zentrale Herausforderungen
In der Batteriefertigung müssen zahlreiche Komponenten korrekt zusammenspielen, von denen jede einzelne sicherheitskritisch ist. Hierfür kommen diverse Fügeverfahren wie Kleben, Schäumen, Schweißen, Löten oder Schrauben zum Einsatz. Risiken wie Kurzschlüsse, Gasaustritte oder thermische Instabilitäten gilt es zu vermeiden. Die Produktion muss dabei nicht nur höchste Qualitätsstandards erfüllen und dokumentieren, sondern auch flexibel auf technologische Entwicklungen und Variantenvielfalt reagieren können – bei maximaler Effizienz und Prozesssicherheit.
Klassische Fertigungssysteme stoßen dabei zunehmend an ihre Grenzen. AR-Technologie hingegen unterstützt den Werker dabei, Arbeitsschritte in der E-Fahrzeug-Montage schneller, effizienter und sicherer zu vollziehen. So vermeiden Unternehmen kostspielige Fehler und erhöhen die Sicherheit in der Produktion und für den Verbraucher.
Werkerführung für sicheres Schweißen
Das Verschweißen von Anoden und Kathoden zählt zu den sensibelsten Schritten in der Batteriefertigung. Die Verbindungen müssen mechanisch und thermisch extrem belastbar sein – Wackelkontakte stellen ein hohes Risiko dar. Smarte Werkzeuge und Tooltracking ermöglichen eine Echtzeitprüfung bereits während der automatisierten Produktion, etwa durch Analyse von Schweißstrom und Flammenbild. Ergänzend identifiziert eine Bilderkennungssoftware fehlerhafte Stellen, die anschließend untersucht und gegebenenfalls nachbearbeitet werden können. An den Nacharbeitsplätzen zeigt die dynamische Laser- und Videoprojektion dem Werker an, in welcher Reihe und Zeile der Batterie sich die betroffene Schweißnaht befindet. Das spart erhebliche Zeit und stellt sicher, dass der Werker nichts übersieht und die Sicherheit gewährleistet bleibt.
Mit smarten Werkzeugen arbeiten
Eine weitere Herausforderung entlang der Prozesskette ist die präzise Schraubtechnik. Denn alle Schrauben müssen exakt an die dafür vorgesehenen Stellen mit dem korrekten Drehmoment angezogen werden. Nur so lässt sich die einwandfreie Funktion der Batterie gewährleisten. Werkzeugtracking erfasst dabei in Echtzeit, wo sich ein Werkzeug genau befindet und welche Aktion dies mit welchen Parametern ausführt. Dazu dienen ein Kamerasystem und passive Marker, die am Werkzeug angebracht sind. Sie reflektieren das von der Kamera ausgesandte Infrarotlicht und ermöglichen dadurch eine präzise Positionsbestimmung. Gleichzeitig erhält das intelligente Werkzeug kontinuierlich Informationen und Anweisungen von der Software. So kennt es das für die aktuelle Verschraubung erforderliche Drehmoment und stellt sich automatisch richtig ein. Der Werker muss nur noch die Knöpfe am Werkzeug drücken.
Im nächsten Schritt wird anhand der Daten überprüft, ob die Schraube tatsächlich richtig angezogen und positioniert ist. Ist dies nicht der Fall, leuchtet das Werkzeug rot. Das fehlerhafte Teil kann nun aus der Linie entnommen und zu einem manuellen Nacharbeitsplatz transportiert werden. Auch dort zeigt die dynamische Laser- und Videoprojektion genau an, welche Schraubverbindung problematisch ist und korrigiert werden muss. Das spart viel Zeit und sorgt dafür, dass die Qualitätsprüfer schnell an den richtigen Stellen arbeiten können.
Der Brückenschlag zwischen digitaler und analoger Welt
Durch die Kombination von Werkerführung, intelligenten Werkzeugen und Werkzeugtracking kann eine wechselseitige Verbindung zwischen analoger und digitaler Welt hergestellt werden. Während die AR-Projektion Daten softwaregestützt visualisiert, um manuelle Prozesse zu verbessern, überträgt das Werkzeugtracking Informationen aus der manuellen Fertigung zurück in das digitale Modell. So können alle wichtigen Prozessparameter und jeder einzelne Arbeitsschritt lückenlos in Echtzeit überwacht und für die Qualitätssicherung protokolliert werden. Abschließend lässt sich so nachweisen, dass die Batterieproduktion in jeder Phase korrekt abgelaufen ist.
Die erfassten Daten werden zudem in einem Cloud Data Lake gespeichert und können für anschließende KI-gestützte Analysen genutzt werden. Dies ist unter anderem wichtig, um typische Fehlerszenarien zu erkennen und Zusammenhänge aufzudecken – etwa um Schwierigkeiten nachzuvollziehen, Fehlerursachen zu verstehen und Prozesse auf Basis datenbasierter Erkenntnisse zu verbessern. Auf diese Weise können Unternehmen Ausschuss, Ressourcenverbrauch und Kosten reduzieren und gleichzeitig ihre CO2-Bilanz optimieren.
Fazit
Die sicherheitskritischen Prozesse in der Batterieproduktion stellen hohe Anforderungen an Produktion und Qualitätssicherung und profitieren daher besonders von intelligenten, vernetzten Lösungen. Bei der Auswahl geeigneter Technologien ist es ratsam, einen Partner zu wählen, der in der Lage ist, alle Schritte im Batteriefertigungsprozess zu begleiten und entsprechend der geltenden Dokumentationspflichten zu dokumentieren. Durch die Kombination von digitaler Werkerführung, intelligenten Werkzeugen und präzisem Tracking können Fehler reduziert, Ressourcen gespart und Risiken minimiert werden. Darüber hinaus eröffnet die systematische Erfassung und Auswertung von Daten große Chancen für eine kontinuierliche Optimierung. Unternehmen, die auf eine integrierte Lösung setzen, verschaffen sich nicht nur einen Wettbewerbsvorteil, sondern leisten auch einen aktiven Beitrag zur Sicherheit von Batterien in Elektrofahrzeugen.
