Was effizientere Produktion ausmacht

Elektroautos brauchen Strom zum Fahren, doch die Akkus dafür sind noch immer sehr teuer. Das dafür die Produktion mitverantwortlich sein soll, hat das Team von Prof. Dr.-Ing. Franz Dietrich des IWF Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb der TU Berlin festgestellt. Nun hat er zusammen mit seinem Tema und einigen Studierenden eine Methode gefunden, wie die Produktion verbessert und somit der Akku günstiger werden kann – wird ein Elektroauto bald erschwinglich? 

Herr Dietrich, Sie haben ein neues Verfahren zur effizienteren Produktion von Batteriezellen geschaffen. Wie wurde es vorher gemacht und was genau haben Sie verbessert?
Lithium-Ionen Batterien bestehen im Innern aus einem gewickelten oder gestapelten Verbund von dünnen, hochempfindlichen Elektroden- Separatorfolien. Dieser Verbund wird – vereinfacht  ausgedrückt – gewickelt, gestapelt, oder gefaltet. Bei derartigen Produktionsprozessen ist bisher immer ein Anfahren und Bremsen erforderlich, beispielsweise bei Pick-and-Place-Bewegungen in dem so genannten Z-Faltverfahren – und das bedeutet immer unausweichliche durchsatzlimitierende Zeitverluste. Der Vorteil unseres Verfahrenskonzepts liegt in dem kontinuierlichen Vorschub des Materials, der Prozess muss also nicht abbremsen. Dadurch können wir prinzipbedingt höhere Durchsätze erreichen.

Wie wurden Sie darauf aufmerksam, dass dadurch so hohe Kosten entstehen?
In unseren Forschungsarbeiten führen wir regelmäßig Analysen von Wertschöpfungsketten und Märkten durch. Die beschriebene prinzipbedingte Durchsatzbegrenzung ist meinem Team bereits 2013 aufgefallen und seither wird an meinem Lehrstuhl kontinuierlich daran gearbeitet.

Ich habe gelesen, dass diese Falttechnik bei den Batterien für E-Autos verwendet wird. Wenn durch Ihr Verfahren die Produktion besser wird, werden dann die Batterien – und somit auch die Autos – billiger?
Ganz klar – ja. An dem Ziel zur Kostensenkung richten wir diese Forschungsarbeit aus. In der Produktionskette von Lithium-Ionen Batterien ist der von uns betrachtete Stapelbildungsschritt einer der relevanten Kostensenkungshebel, da dieser Verfahrensschritt unter sehr trockenen und damit sehr teuren Umgebungsbedingungen stattfinden muss. Jede Verbesserung der Produktivität schlägt sich direkt positiv in den auf die einzelne Batterie umzulegenden Kosten nieder. Die spannende Herausforderung ist, die technische Leistungsfähigkeit so zu wählen, dass einerseits der Durchsatz steigt, andererseits aber der Komplexitätsgrad (und damit die Kosten) attraktiv bleiben.


Mehr zu Elektromobiltät und Automotive findest du hier.


Entstand das Projekt zusammen mit Studierenden oder in einem Forschungsteam?
Wir binden konsequent Studierende in unsere Forschungsprojekte ein, das ist in unserer Anschauung ein unverzichtbarer Bestandteil universitärer Ausbildung. Dabei geht es einerseits darum, die Ingenieursfähigkeiten zur Problemanalyse und Lösungsfindung zu trainieren und an realen Aufgaben zu wachsen, aber auch um die Entwicklung von Soft-Skills in der eigenen Arbeitsweise, im Team und gegenüber Externen. Das angesprochene Projekt “Kontibat” (gefördert durch das BMBF) selbst wurde im Kreis meines Lehrstuhls Montage- und Handhabungstechnik an der TU Berlin konzipiert und stützte sich dabei unter Anderem auf studentische Voruntersuchungen wie beispielsweise semesterbegleitende Projekte.

Von einigen Studierenden haben wir gehört, dass es Dozenten gibt, die sich der Elektromobiltät verweigern und sich hauptsächlich mit dem Verbrennungsmotor beschäftigen. Wollen Sie mit Ihrer Lehre erreichen, dass sich Ihre Studierenden bei Ihrem beruflichen Werdegang mehr auf alternative Antriebe konzentrieren?
Gerne multipliziere ich meine Begeisterung und persönliche Auseinandersetzung mit den drängenden Fragen unserer Zeit, darunter die Nachhaltigkeit, die Zukunft unserer Mobilität, die Zukunft unserer Arbeitswelt sowie die internationale Verständigung. Ich möchte erreichen, dass angehende Ingenieurinnen und Ingenieure sich viel stärker damit auseinandersetzen, zu welchem Nutzen die eigenen Fähigkeiten eingebracht werden, also wodurch sich die eigene zukünftige berufliche Identität auszeichnen soll. Sich aus derartigen Reflektionsprozessen heraus für einen Beitrag in der Elektromobilität zu entscheiden kann ich nur begrüßen!


Die ausführliche Pressemitteilung der TU Berlin findet ihr hier.

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