Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung

Andrea Gillhuber,

Nachhaltig zu mehr Wettbewerbsstärke

Robotik, Sensor- und Bildverarbeitungstechnologien sowie „KI at the Edge“ optimieren vorausschauende Wartung und Maschinen sowie neuerdings auch komplette Fertigungslinien. Nachhaltige Pouch-Batteriezellenproduktion unterstützt den Zukunftsmarkt E-Mobilität. Grün ist Trumpf – wie Sie dies für Ihr Unternehmen nutzen können. 

Nachhaltige Pouch-Batteriezellenproduktion unterstützt den Zukunftsmarkt E-Mobilität. © sharaku1216 – Thinkstock

Klimaschutz, Umweltverträglichkeit und Energieeffizienz liegen nicht erst seit den „Fridays for Future“-Demos voll im Trend. Um den veränderten Anforderungen der Verbraucher, des Marktes und der Politik zu entsprechen, müssen sich Unternehmen etwas einfallen lassen. Das Problem: Aktuelle Studien wie der „Global Top 100“-Report des Beraterhauses Corporate Knights sehen deutsche Anbieter in Sachen Nachhaltigkeit weit hinter anderen Ländern. Nur vier deutsche Unternehmen finden sich demnach in den Top 100 der nachhaltigsten Konzerne der Welt. Firmen aus Dänemark, Frankreich und Finnland führen. Die folgenden Ausführungen diskutieren, worauf es bei der nachhaltigen Fertigung ankommt.

Nachhaltigkeit ist schon längst kein Nischenthema mehr, sondern sollte umfassend und strategisch in die Betriebsabläufe integriert werden. Hierzu gehören Kosten-, Energie- und Abfallreduktion ebenso wie innovative Strategien und Lösungen, die grüne Konzepte und Wettbewerbsstärke vorantreiben. Zudem sollten Hersteller stets ressourcenschonend und flexibel agieren, hierbei Sicherheit in den Fokus rücken und in der Lage sein, auf schwankende Nachfrage und zunehmende Anpassungsfähigkeit zu reagieren. Nachhaltigkeit spielt außerdem eine immer wichtigere Rolle, wenn es darum geht, neue Kunden zu akquirieren, zu binden und Märkte zu erschließen.

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Nachhaltig durch Operational Excellence

Zuverlässige, sichere und qualitativ hochwertige Fertigung ist der Schlüssel für Operational Excellence. Hersteller müssen Probleme in ihren Fertigungslinien besser denn je vorhersagen, um Produktionsstopps oder Qualitätsverluste zu vermeiden. In diesem Zusammenhang ist Künstliche Intelligenz eine Schlüsseltechnologie, die fortschrittliche Lösungen für die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) und nun auch für ganze Maschinen sowie Fertigungslinien bietet. Riesige Datenmengen müssen mithilfe von Datenanalysemethoden und leistungsfähigen KI-Controllern auf Maschinenebene („at the edge“) sowie smarten Sensoren analysiert werden – in Echtzeit und genau dort, wo die Daten erzeugt werden, also in der Maschine beziehungsweise Linie. Mithilfe von „KI at the Edge“ werden Maschinenführer stets über den aktuellen Fertigungsstand und künftige Herausforderungen informiert, so dass sich Produktionsausfälle weitestgehend vermeiden lassen und Unternehmen ihre Produktqualität erhalten und sogar steigern können. Künstliche Intelligenz entlang der Fertigungskette mit Predictive Maintenance und Prozesssteuerung trägt so zur Verbesserung der Fertigung bei, unterstützt die Lebensdauer von Maschinen und die Ressourceneffizienz.

Ein Beispiel, wie eine international ausgelegte Nachhaltigkeitsstrategie aussehen kann, bietet der Automatisierungsexperte Omron. Das 1933 in Japan gegründete Unternehmen unterstützt Kunden in verschiedenen Anwendungsfeldern  – von der Industrieautomatisierung über die Fertigung von Elektronikkomponenten, aber auch Batterieelektroden, Batteriezellen- und -module bis hin zum Gesundheitswesen. Nachhaltige Fertigung ist für Omron verbunden mit innovativen Technologien insbesondere im Zusammenhang mit künstlicher Intelligenz. Zum Portfolio zählen auch Energiemanagement für ganze Produktionslinien und Prozesse sowie beispielhaft auch Lösungen im Bereich der Temperaturregelung und Motion Control. Damit lässt sich so beispielsweise der Energiebedarf um bis zu 50 Prozent reduzieren.

Nachhaltigkeit über Fabrik hinaus

Umweltschutz sollte, so Omron, zur unternehmerischen Verantwortung gehören. Aus dieser Verantwortung heraus wurden im Mai 2002 mit „Green Omron 21“ eigene Vorstellungen zum Umweltschutz entwickelt. Ziel dieser Vision ist es, zur nachhaltigen Entwicklung der Gesellschaft beizutragen und gleichzeitig die Wertschöpfung als Unternehmen langfristig zu maximieren. Ein zentraler Aspekt ist die Factory Automation, die ein kritisches Element der Fertigung von Fahrzeugen sowie in der Nahrungsmittelindustrie und deren Maschinen ist. Im Bereich Energiemanagement sollen die Einführung erneuerbarer Energien vorangetrieben sowie CO2-Emissionen reduziert werden. Gemeinsam mit Partnern will Omron die Elektrifizierung insbesondere im Bereich der Mobilität zugunsten einer sauberen Umwelt fördern.

Beispiel Fabrikautomatisierung: Diesen Bereich unterstützt Omrons mit seinem iAutomation!-Konzept sowie auf einer Künstlicher Intelligenz basierenden, skalierbaren Plattform für die Fabrik der Zukunft. iAutomation! umfasst Lösungen, Geräte und Services für die Fabrikautomatisierung, darunter intelligente Sensoren, stationäre und mobile Roboter, Cobots, Bildverarbeitungstechnologien, Sicherheits- und Risikomanagement-Services, KI-Controller, Steuerungen und Antriebe. Ein Hauptaugenmerk dieses Nachhaltigkeitskonzepts ist das Zusammenspiel und die Integrierbarkeit der verschiedenen Lösungen, die deutlich über die Möglichkeiten isolierter Automatisierungsansätze hinausgehen.

Beispiel E-Mobility: Ein wichtiger Geschäftsbereich, den das Unternehmen mit nachhaltigen Ansätzen prägen möchte, ist die Batteriezellenfertigung. Europäische Anbieter wollen sich diesbezüglich von den großen Playern aus Asien mit besserer Qualität, effizienterer Produktion sowie optimierter Nutzung von Ressourcen hervortun. Omrons Ziel ist es, hierbei mehr als zehn Prozent des Materialüberschusses einzusparen. Im Zuge der fortschreitenden E-Mobilisierung müssen aktuell vermehrt fortschrittliche Batterietechnologien entwickelt werden, um so die Zuverlässigkeit, die Sicherheit und den Betrieb verschiedener Fahrzeugtypen zu erhöhen. Bei den weit verbreiteten zylindrischen Zellen werden die aktiven Schichten um die innere Elektrode gewickelt. Im Gegensatz dazu werden bei Pouch-Zellen die gestapelten Schichten von einer flexiblen, meist aus Aluminium bestehenden Außenhülle eingeschlossen. Derartige Pouch-Batterien erfüllen einige der wichtigsten aktuellen Anforderungen in Industrie und Automobilbranche. Sie lassen sich aufgrund ihrer flachen und flexibleren Form beispielsweise besser in Fahrzeuge einbauen, bieten eine längere Lebensdauer und sind weniger anfällig für Beschädigungen durch elektrische Lade- und Entladevorgänge. Zugleich laufen diese Batterien bei niedrigeren und konstanten Zellentemperaturen sicherer und konstanter.

Allerdings gestaltet sich die Herstellung der Pouch-Zellen auch komplexer und viel anspruchsvoller als die Produktion zylindrischer Batterien. Dies wiederum stellt besondere Anforderungen an Produktionsansatz und -technologie. Unternehmen konzentrieren sich diesbezüglich zunehmend auf durch Künstliche Intelligenz unterstützte Produktionsprozesse, um Maschineneffizienz und Null-Fehler-Produktion zu optimieren und zu stärken. Das iAutomation!-Konzept von Omron kombiniert Künstliche Intelligenz, Sensorik, Steuerung, Sicherheit und Robotik in einer Automatisierungsplattform zur Entwicklung einer umfassenden Anwendungslösung, die die zuverlässige, nachhaltige und qualitativ hochwertige Produktion von Pouch-Batterien unterstützt. Künstliche Intelligenz erfüllt diesbezüglich alle Kundenanforderungen an Produktqualität und Effizienz. Fertigungslinien lassen sich deutlich schneller und flexibler als zuvor an veränderte Anforderungen anpassen, was essentiell ist, da die E-Mobilität einem steten Wandel unterworfen ist – Batterien müssen dieser Entwicklung Rechnung tragen.

Darüber hinaus unterstützt Omron seine Kunden durch eigenständig funktionierende, komplett in die Linie integrierte Lösungen zur Inspektion von Batteriezellen, aber auch bereits bei der Elektrodenfertigung und letztlich bei der Herstellung von Batteriemodulen. Die Automatisierungslösung des Unternehmens optimiert ebenso die Leck- und Vakuummessung sowie die durchgehende Rückverfolgbarkeit über die Lebenszeit der Zelle hinweg bei der Pouch-Batterieherstellung.

Henry Claussnitzer, Business Engagement Automotive, EMEA, Omron Europe / ag

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