ParAlign-Service hilft Hersteller von Elektrofahrzeugbatterien, Fehlausrichtungen bei über 200 Rollen in 6 Tagen zu korrigieren

Um zwei neu installierte Produktionslinien für EV-Batterien für die Hochleistungsfertigung vorzubereiten, beauftragte ein führender Batteriehersteller den Roll Alignment Service von Fluke Reliability ParAlign mit der Messung und Validierung der Position von über 200 kritischen Rollen.

Der Service arbeitete mit einer Präzision von besser als ±0.05 mm/m und unterstützte mechanische Korrekturen durch einen Fluke Reliability-Partner, sodass beide Linien vor der Produktion für einen globalen Automobilhersteller die strengen Toleranzen einhielten. Das Ausrichtungsprojekt wurde in nur sechs Tagen abgeschlossen.

Die zentralen Thesen:

• Unterstützung der End-to-End-Ausrichtung: Die ParAlign-Messdienste unterstützten eine vollständige Ausrichtung, die in Abstimmung mit einem vertrauenswürdigen Fluke Reliability-Partner durchgeführt wurde.
• 6-tägige Ausrichtungsbearbeitung: Das ParAlign-Team hat die Messungen und Anpassungen in etwas weniger als einer Woche abgeschlossen.
• ±0.10 mm/m Toleranz für kritische Rollen erreicht: Kritische Rollen sowohl in Anoden- als auch in Kathodensystemen wurden so ausgerichtet, dass sie den Präzisionsstandards für Elektrofahrzeuge entsprechen – einer engeren Toleranz als in anderen Branchen.

Hintergrund

Ein führender europäischer Hersteller von Elektrofahrzeugbatterien hatte kürzlich zwei neue Produktionslinien installiert – eine für die Anodenbeschichtung und Kalandrierung sowie eine weitere für die Kathoden- und Separatorlaminierung. Diese Anlagen wurden für die Herstellung hochwertiger Elektrodenfolien für den Einsatz in modernen Elektrofahrzeugbatterien eines globalen Automobilherstellers konzipiert.

Jede Rolle in diesen Linien spielt eine entscheidende Rolle bei der Einhaltung der engen Toleranzen, die für Energiedichte, Zykluslebensdauer und Zellsicherheit erforderlich sind. „Da das Endprodukt für einen globalen Automobilhersteller bestimmt ist, der für seine strengen Konstruktionsstandards bekannt ist, war eine präzise Ausrichtung erforderlich, bevor die Linien mit der Produktion beginnen konnten“, erklärt der für den Termin zuständige Servicetechniker von ParAlign.

Bei der Rolle-zu-Rolle-Batterieherstellung können selbst geringfügige Fehlausrichtungen zu Defekten führen, wie beispielsweise:

• Ungleichmäßige Elektrodenbeschichtungen, was zu einer inkonsistenten Stromverteilung und einem schlechten Zellausgleich führt
• Schiefe oder gefaltete Trennwände, wodurch das Risiko interner Kurzschlüsse steigt
• Falsche Platzierung oder Abriss der Lasche, was die Schweißfestigkeit und die langfristige Zellleistung beeinträchtigt
• Interne Zellkurzschlüsse, die durch falsch ausgerichtete Schichten beim Stapeln oder Laminieren entstehen

Diese Probleme bleiben oft bis zum abschließenden Test oder Einsatz im Feld unentdeckt, sodass eine frühzeitige Überprüfung der Ausrichtung unerlässlich ist.

Die Walzen in jedem Maschinenabschnitt wurden im Werk vorab ausgerichtet. Nach der Installation mussten die einzelnen Maschinenteile jedoch vor Ort aufeinander ausgerichtet werden. Um sicherzustellen, dass die neuen Linien vor der Produktion innerhalb der Toleranzen lagen, führte das ParAlign-Team schnelle, hochpräzise Walzenmessungen durch und unterstützte die Ausrichtung gemäß den strengen Vorgaben des Herstellers.

Probleme

Die Ausrichtung von über 200 Rollen auf zwei neu installierten Produktionslinien war sowohl technisch als auch betrieblich komplex. Der Kunde forderte Toleranzen von bis zu +/- 0.10 mm/m – deutlich anspruchsvoller als in Branchen wie der Papier- oder Folienindustrie üblich, wo 0,30 mm/m oft ausreichen. Um diese Präzision zu erreichen, waren reine Sichtprüfungen oder manuelle Anpassungen nicht möglich.

Da jede Walzeneinstellung in Echtzeit bestätigt werden musste, musste der Messvorgang nicht nur genau, sondern auch wiederholbar und schnell genug sein, um mehrere Iterationen zu unterstützen – ohne den Fortschritt aufzuhalten.

Obwohl die Maschinen strukturell ähnlich waren, befanden sie sich in getrennten Bereichen der Anlage und erforderten eine unabhängige Ausrichtung.

Umsetzung

Bei über 230 Rollen, verteilt auf zwei neu installierte Produktionslinien, war der Ausrichtungsaufwand beträchtlich – insbesondere angesichts der engen Toleranzvorgabe von ±0.10 mm/m. Mithilfe des Trägheitsmesssystems von ParAlign konnten die Techniker von Fluke Reliability jedoch jede Rolle in weniger als zwei Stunden scannen, ohne dass Sichtverbindung hergestellt oder die Rollen zerlegt werden mussten.

Im Gegensatz zu optischen Werkzeugen, die eine umfangreiche Einrichtung und einen klaren Sichtpfad zwischen den Komponenten erfordern, erfasst ParAlign Ausrichtungsdaten einfach durch das Überstreichen der Oberfläche jeder Rolle mit dem Gerät. Dies ermöglicht eine schnelle Bewegung von Rolle zu Rolle – selbst bei großen Maschinen mit mehreren Abschnitten – ohne kumulative Fehler.

Um die Genauigkeit in jedem System zu gewährleisten, wählten die Techniker pro Zeile eine einzelne Referenzrolle aus, um während des gesamten Scans eine konsistente Winkelbasislinie zu gewährleisten. Dieser Ansatz gewährleistete Einheitlichkeit und minimierte gleichzeitig die Möglichkeit einer Ausrichtungsabweichung zwischen weit entfernten Rollen.

Nach der Messung führte ein Partner von Fluke Reliability die mechanischen Korrekturen durch. Die Techniker von ParAlign blieben vor Ort, um jede Anpassung in Echtzeit zu überprüfen und so einen schnellen, abschnittsweisen Fortschritt zu ermöglichen.

Ergebnisse

Dank der schnellen, wiederholbaren Messungen von ParAlign schlossen die Teams die Ausrichtung beider Produktionslinien für Elektrofahrzeugbatterien in nur sechs Tagen ab. Sie bestätigten, dass jede Rolle die erforderliche Toleranz von ±6 mm/m (oder 0.10 mm/m, abhängig von den Rollen) einhielt, sodass beide Systeme mechanisch für die hochpräzise Batteriefertigung bereit waren.

Die Möglichkeit, nach jeder Korrektur sofort erneut zu messen, ermöglichte einen effizienten, abschnittsweisen Fortschritt ohne Verzögerungen oder Rätselraten. Darüber hinaus sparte der Hersteller Zeit und Ressourcen, da keine interne Ausrichtungsunterstützung erforderlich war.

Vor allem aber halfen die Anpassungsbemühungen dabei, Qualitätsprobleme in späteren Produktionsphasen zu vermeiden, die erst nach Inbetriebnahme der Linien hätten auftreten können – und deren Korrektur deutlich kostspieliger gewesen wäre. Nachdem alle Messungen dokumentiert waren und beide Linien den Spezifikationen entsprachen, konnte das Werk die Produktion für einen weltweit bekannten Automobilhersteller sicher aufnehmen.