Die Mobilität der Zukunft verlangt nach innovativen Lösungen – heute mehr denn je. Der Übergang zur Elektromobilität bietet enormes Potenzial, birgt jedoch auch komplexe Herausforderungen. Wie können Batterien nachhaltiger produziert, effizienter genutzt und am Ende ihrer Lebensdauer sinnvoll recycelt werden? Genau hier setzen Festo und Comau an, denn mit ihren wegweisenden Automatisierungslösungen tragen sie zu einer ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft bei. Dass das mehr als nur ein Statement ist, erfahren Sie hier.
Mit 50 Jahren Erfahrung und einer globalen Präsenz ist Comau, ein Unternehmen der Stellantis-Gruppe, ein weltweit führendes Unternehmen für fortschrittliche und nachhaltige Automatisierungslösungen.
„Zusätzlich zur Entwicklung innovativer und benutzerfreundlicher Technologien umfasst unser Portfolio Produkte und Systeme für die Fahrzeugproduktion sowie fortschrittliche digitale und robotergestützte Lösungen, um die Produktionsbedürfnisse schnell wachsender Märkte wie Logistik, erneuerbare Energien und Schiffbau zu erfüllen,“ sagt Francesco Beccarisi, Innovation & Process Technologies bei Comau. Der Markt für Elektromobilität wächst nachhaltig. „Obwohl Lithium-Ionen-Batterien in den nächsten 5 – 10 Jahren die dominierende Technologie im Automobilsektor bleiben werden, wird der Markt eine signifikant steigende Nachfrage nach Batterien der nächsten Generation, wie Feststoffbatterien, erleben.“
Neue Technologien sowie effizientere, nachhaltigere und kostengünstigere Fertigungsprozesse sind erforderlich, um die großindustrielle Produktion von Batterien der nächsten Generation zu unterstützen und die Energiewende zu beschleunigen.
„E-Mobilität und die erheblichen Investitionen der letzten Jahre markieren den Beginn der Evolution des Transports.“ erklärt Claudio Giovando, Global Key Account Manager Automotive & Electric Vehicles Business Developer bei Festo. „Neben Lösungen zur Herstellung von Zellen, Batteriemodulen und Elektromotoren ist Festo von Anfang an daran interessiert, den Produktionszyklus der Batterien selbst zu schließen, um Abfälle zu reduzieren und die Wiederverwendung von Materialien zu fördern. Dies wird dazu beitragen, den Abbau seltener und begrenzter Rohstoffe zu reduzieren, die die Nachfrage dieses schnell wachsenden Marktes sonst nicht decken könnten.“
Die Energie- und Ökologiewende im Verkehrssektor wird zur Realität. „Im Einklang mit den Dekarbonisierungszielen der Europäischen Union hat die Europäische Kommission das Legislativpaket Fit for 55 verabschiedet, das darauf abzielt, die Treibhausgasemissionen von Fahrzeugen bis 2030 um 55 % und bis 2050 um 100 % zu reduzieren.“ bestätigt F. Beccarisi. „Die Elektrifizierung ist daher die Zukunft der Mobilität.“
Die Forderung nach effizienterer und nachhaltigerer Produktion von Batterien und Elektromotoren ist zweifellos eine der wichtigsten Herausforderungen für Unternehmen, die in verschiedenen Phasen der Automobil- und Transportindustrie tätig sind. „Damit die Energiewende wirklich nachhaltig ist, müssen neben der effizienten Produktion modernster Elektrifizierungstechnologien auch die Umweltbelastungen am Ende der Lebensdauer von Batterien bewältigt werden“, führt F. Beccarisi aus. Daher hat sich Comau dem „Battery Regeneration Project” angeschlossen, das von der Non-Profit-Organisation Class und Cobat, einer Plattform für Kreislaufwirtschaftsdienste, gefördert wird. Ziel ist es, eine italienische Lieferkette für das Recycling und die Wiederverwendung von Lithiumbatterien zu schaffen.
Das Augenmerk auf Nachhaltigkeit hat Festo und Comau dazu veranlasst, sich mit der wichtigen Frage des Recyclings oder der Wiederverwendung von Altbatterien aus Elektrofahrzeugen zu befassen. So entstand Flexible Battery Dismantling (Flex-BD), bei dem es darum geht, „eine Automatisierungslösung für die automatisierte Demontage von Batteriepacks bis hin zu den Modulen zu entwickeln“, erklärt F. Beccarisi. „Die Module können über den Zerkleinerungsprozess zu BlackMass recycelt oder zur Herstellung neuer Batterien wiederverwendet werden.“
Das Projekt, für das Comau den Innovationspreis auf der SMAU 2023 erhielt, „zielt darauf ab, eine hochflexible Station zu schaffen, die verschiedene Arten von Batterien für Elektrofahrzeuge zerlegen kann“, führt C. Giovando aus. „Es hat verschiedene europäische Akteure zusammengebracht, darunter Festo und Comau, um hochwertige Lösungen für eine nachhaltigere Wirtschaft zu entwickeln."
Zur Schaffung der Flex-BD-Station wurden verschiedene Technologien von Festo eingesetzt, „von elektromechanischen Aktuatoren mit Motoren und Antrieben bis hin zu zertifizierten MS6-SV-Sicherheitsventilen mit Schnellentlüftungsfunktion, die eine Gefahrenabschaltung des Anlagenbereichs im Notfall gewährleisten“, erläutert C. Giovando. Die Wahl dieser Komponenten erfolgte, um die Formatverstellung zu erleichtern und die Positionierung der Batteriepacks automatisch auszugleichen. „Dies führte zur Schaffung einer effizienten und innovativen Station, die mit verschiedenen Arten von Batteriepacks arbeiten kann und den Bedarf an manuellen Eingriffen minimiert.“
Das Hauptmerkmal der entwickelten Station ist ihre Flexibilität, die es ihr ermöglicht, unterschiedliche Typen von Batteriepacks zu handhaben und potenziell von jedem Hersteller genutzt zu werden. „Überdies hat die Verwendung einfacher und innovativer Lösungen die Implementierungs- und Einrichtungskosten sowie die Zykluszeit erheblich reduziert, sodass eine größere Anzahl von Komponenten in derselben Zeit bearbeitet werden kann“, erklärt C. Giovando. „Darüber hinaus kann die Station auch in der Produktionsphase zur Batteriemontage, zur Wiederherstellung oder zum Austausch von Modulen verwendet werden, die als defekt identifiziert wurden, um sicherzustellen, dass ein effizientes Batteriepaket als Endprodukt ausgegeben wird.“
„Zu den in Flex-BD verwendeten Lösungen gehören die VTUG-Magnetventile, die schnelle Schaltzeiten, niedrigen Energieverbrauch und hohe Durchflussraten bei leichtem und kompaktem Design bieten und sich daher für den Einsatz in flexiblen Automatisierungs- und Robotikanwendungen eignen“, führt C. Giovando fort. „Diese Lösungen sind in verschiedenen Kommunikationsbussprachen verfügbar, wie Punkt-zu-Punkt, Multipin und IO-Link. Insbesondere erlaubt die AP-Version den Aufbau eines Netzwerks mit Inline-, Stern- oder Baumtopologie, das mit der SPS des Kunden unter Verwendung der gängigsten Kommunikationsbusse kommuniziert. Deshalb finden wir in der Station CPX-AP-I in der Profinet-Version, die neben extrem schnellen Kommunikationszeiten die Anbindung von bis zu 500 Komponenten ermöglicht und die Verwaltung von Ventileinheiten mit Selbstlernfunktion integriert, was die Arbeit von Softwareingenieuren erheblich reduziert und beschleunigt.“
Zwei Achstypen, die riemengetriebene ELGG und die spindelgetriebenen EGC, wurden ebenfalls in dieses Netzwerk integriert, um eine präzise Positionierung zu gewährleisten und in Zukunft Module unterschiedlicher Größen zu verarbeiten. „Festo hat Technologien und Lösungen gewählt, die hohe Flexibilität und Anpassungsfähigkeit garantieren“, bestätigt F. Beccarisi. Ein Beispiel ist der pneumatische Muskel DMSP, „der hohe Kräfte bereitstellen kann, ohne dass mechanische Komponenten hin und her bewegt werden“, erklärt C. Giovando. „In bestimmten Phasen erlaubte der Muskel die schnelle Kompensation von Toleranzen und Spiel in den Batteriepacks, was zu erheblichen Zeiteinsparungen im Zyklus führte.“ Diese Lösung simulierte auch „das menschliche Verhalten beim Batteriemodul Greifen, um eine ordnungsgemäße Kopplung zwischen Greifer und Roboter sicherzustellen, sodass ein verbundenes Modul durch Aufbringen einer Impulskraft gelöst werden konnte, ohne dass Fehler im Roboter durch die Krafteinwirkung verursacht wurden“, führt F. Beccarisi weiter aus. „Darüber hinaus können dank der elektrischen Motoren von Festo die Greifer der Module rekonfiguriert werden. Dies ist ein wichtiger Aspekt, da das Zerlegen einer Batterie das Greifen unterschiedlicher Werkstücke erfordert, die aufgrund mechanischer und thermischer Verformungen während ihrer Lebensdauer unterschiedliche Größen haben können.“
Mit diesem Projekt „wurde die Fähigkeit beider Unternehmen hervorgehoben, komplexe Probleme mit unvorhersehbaren Szenarien zu lösen”, schließt F. Beccarisi ab. „Diese Zusammenarbeit hat verdeutlicht, wie Technologie ein wesentliches Werkzeug für die Entwicklung und Annahme nachhaltiger und ressourcenschonender Praktiken, auch im industriellen Bereich, ist. Ein Ansatz, der es Unternehmen ermöglicht, natürliche Ressourcen rationeller zu nutzen, den Energieverbrauch und Abfall zu reduzieren und einen Beitrag zum Schutz des Planeten für heutige und kommende Generationen zu leisten.“
Mit den innovativen Automatisierungslösungen von Festo optimieren Sie Effizienz, reduzieren Ausfallzeiten und gestalten Ihre Prozesse zukunftssicher.
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