Die Lithium-Batterie-Branche wächst weltweit rasant, und die Hersteller bauen ihre globalen Lieferketten aus, um der steigenden Nachfrage gerecht zu werden. Die Aufträge aus dem Ausland nehmen weiter zu, was die internationale Expansion beschleunigt. Schweißanlagen sind ein zentraler Bestandteil der Lithium-Batterieproduktion und spiegeln diesen Trend wider. Der Export von Anlagen stellt Unternehmen jedoch vor komplexe Herausforderungen, darunter unterschiedliche regionale Vorschriften, anspruchsvolle Zertifizierungsanforderungen und die Notwendigkeit, Sicherheitsfunktionen mit lokalen Normen und Standards in Einklang zu bringen. Infolgedessen ist die Funktionale Sicherheit zu einer entscheidenden Hürde für den weltweiten Einsatz geworden – und zugleich zu einem wesentlichen Faktor für den Zugang zu globalen Märkten und die Wettbewerbsfähigkeit.
Aufgabe
Hochgeschwindigkeits-Schweißanlagen für Lithium-Batterien müssen höchste Präzision und gleichzeitig die Sicherheit des Bedienpersonals im Umfeld großformatiger Maschinen gewährleisten. Angesichts der zunehmenden Globalisierung der Batterieproduktion stehen Maschinenbauer vor einer Reihe technischer Herausforderungen.
Erstens unterscheiden sich die Anforderungen an Funktionale Sicherheit je nach Region. Anlagen müssen internationalen Normen wie ISO und der EU-CE-Kennzeichnung entsprechen, um den Marktzugang zu ermöglichen.
Gleichzeitig müssen die Systeme ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Sicherheit und Produktivität gewährleisten. Großformatige Maschinen sind deutlich größer als herkömmliche Schweißgeräte, und die Bediener betreten häufig den Arbeitsbereich, um Wartungsarbeiten durchzuführen. Herkömmliche Ansätze wie „Safe Torque Off“ (STO) schützen das Personal, können jedoch zu vollständigen Abschaltungen führen, die die Produktivität beeinträchtigen.
Schließlich erfordert die steigende Nachfrage in Europa und anderen stark regulierten Märkten fortschrittliche Funktionen – darunter die Geschwindigkeitsüberwachung und eine zuverlässige Fehlerreaktion –, um im globalen Wettbewerb bestehen zu können. Diese Funktionen gehen über die grundlegende, auf Stoppschaltern basierende Sicherheit hinaus und werden von herkömmlichen Systemen oft nicht unterstützt.
Lösung
Kollmorgen lieferte eine integrierte Lösung, die den Servoantrieb AKD2G mit der SafeMotion™-Monitor-Funktionalität (SMM 3.0) und IC-Linearmotoren kombiniert, um den weltweiten Anforderungen hinsichtlich Compliance, Sicherheit und Produktivität gerecht zu werden.
SMM 3.0 integriert 16 zertifizierte Sicherheitsfunktionen direkt in den Antrieb. Dadurch entfallen komplexe externe Integrationen, während gleichzeitig die Einhaltung globaler Sicherheitsstandards unterstützt wird. In Kombination mit linearen IC-Motoren bietet das System die für das Hochgeschwindigkeitsschweißen erforderliche dynamische Leistung und Reaktionsfähigkeit. In Kombination mit sicherheitsgeprüften Encodern und Gittersystemen von Drittanbietern bietet die Lösung ein präzises Positionsfeedback und eine Sicherheitsüberwachung in Echtzeit, um eine Positioniergenauigkeit im Mikrometerbereich und eine gleichbleibende Schweißqualität zu gewährleisten.
Während der Wartungsarbeiten schaltet das System automatisch in einen sicheren Modus mit begrenzter Drehzahl um. Hierdurch können Bediener die Kernfunktionen der Maschine aufrechterhalten und gleichzeitig die Achsbewegungen auf vordefinierte Sicherheitsgrenzwerte beschränken, wodurch das Risiko eines versehentlichen Kontakts verringert wird. Darüber hinaus verbessert eine klare visuelle Anzeige des Niedrigdrehzahl-Betriebszustands die Sichtbarkeit und erhöht die Sicherheit sowie das Vertrauen des Bedieners bei Servicearbeiten.
Ergebnisse
Durch die Integration von SMM 3.0 in die Antriebsarchitektur gewährleistet die Schweißanlage sowohl eine hohe Leistung als auch die Einhaltung relevanter Sicherheitsvorschriften.
Die Schweißgeschwindigkeiten erreichen 300 mm/s bei gleichbleibender Schweißqualität. Bei Batterieabmessungen von 360 mm × 40 mm erreicht der Wirkungsgrad 34 ppm, wobei die maximale Geschwindigkeitsschwankung auf 5,6 ‰ begrenzt ist und im stationären Betrieb auf 2,8 ‰ sinkt. Das Ergebnis ist eine stabile, hocheffiziente Produktion mit verbesserter Schweißnahtkonsistenz.
Die integrierte SLS-Funktion (Safe Limited Speed) unterstützt eine EU-konforme Geschwindigkeitsregelung und vereinfacht die Validierung für den Einsatz in Europa und Nordamerika, wodurch die Wettbewerbsfähigkeit auf regulierten globalen Märkten gestärkt wird. Diese Lösung vereint Sicherheit und Produktivität und setzt damit neue Maßstäbe beim Schweißen von prismatischen Batterieoberdeckeln.
Sicherheit ist mehr als nur ein robuster Schutz für Personal und Anlagen – sie steigert zugleich den Wert und die Leistungsfähigkeit der Maschine. Sie verschafft Unternehmen Wettbewerbsvorteile und bietet Herstellern damit eine bedeutende Chance, sich auf dem Markt von der Konkurrenz abzuheben.
