Die Schweizer Blackstone Resources AG hat ihr patentiertes Verfahren zur Produktion 3D-gedruckter Batteriezellen validieren lassen. Hergestellt werden die innovativen Zellen bei Blackstone Technology im sächsischen Döbeln. Das Validierungs-Ergebnis belegt Materialkosteneinsparungen von 20 Euro pro Kilowattstunde und Produktionskostensenkungen um ca. 20 Prozent gegenüber derzeit üblichen Verfahren.
Zyklische Optimierung des Produktionsprozesses mit künstlicher Intelligenz
Parallel zu diesem Validierungsverfahren, das auch mit der Berner Fachhochschule (BFH) durchgeführt wurde, hat Blackstone Technology mit dem sächsischen Unternehmen Symate GmbH eine künstliche Intelligenz (KI) entwickelt, die noch bis Dezember 2021 in die Fertigung gedruckter Elektroden und Batteriezellen integriert wird. Damit können die von der BFH erarbeiteten mathematischen Modelle erstmalig mit Daten aus dem KI-Life-System gefüttert und die Produktionsprozesse zyklisch und in Echtzeit optimiert werden. Der besondere Vorteil: Durch den Einsatz von KI werden Wechselwirkungen sichtbar, der hochgradig komplexe und datenintensive 3D Druck lässt sich damit in der Serienfertigung sicher beherrschen.
Digitaler Zwilling für 3D-gedruckte Batterieelektroden
Dabei setzt Blackstone auf das Prinzip des Digitalen Zwillings. Die neue Produktion in Döbeln steht ganz im Zeichen von Digitalisierung und Industrie 4.0. Standard: „Wir möchten anfallende Datenmengen im laufenden Fertigungsprozess analytisch auswerten und den Prozess auf Basis dieser Daten regeln“, erklärt Holger Gritzka, CEO und Geschäftsführer der Blackstone Technology GmbH in Döbeln. „Hierfür werden wir ein neu entwickeltes Cyberphysisches Produktionssystem (CPPS) einführen.“ Das CPPS kreiert auf Basis und mithilfe künstlicher Intelligenz einen digitalen Zwilling für jeden Prozess der einzelnen Energiezellen. „Sobald ausreichend analysierte Daten vorliegen, lässt sich der Digitale Zwilling ‚trainieren‘, um ihm ein individuelles Normalverhalten zu vermitteln“, erklärt Gritzka. Dieses Normalverhalten wird dann permanent mit der laufenden Fertigung abgeglichen. Im Falle von Anomalien werden mögliche Ursachen und Zusammenhänge dann über ein Benachrichtigungssystem kommuniziert bzw. automatisch korrigiert.
Höhere Energiedichte, weniger Produktionskosten
Die patentierte Blackstone-Technologie zum dreidimensionalen Druck von Batterien ist für die Herstellung von Flüssig-Elektrolyt-Batterien ebenso geeignet wie für Festkörperbatterien. Mit dem innovativen Verfahren und den datenbasierten Technologien wird die Produktion nicht nur stabil, sondern auch hochgradig flexibel – die individuelle Prozessgestaltung ist unabhängig von Rahmenbedingungen und kundenspezifischen Geometrien möglich. Zudem wird die Energiedichte der neuartigen Batterien um 20 Prozent erhöht, während die Herstellungskosten im Vergleich zu den derzeit verbreiteten Lithium-Ionen-Batterietechnologien sinken. Gleichzeitig kann Blackstone Investitionskosten mit der automatisierten Batterieherstellung im 3D Druck-Verfahren um bis zu 70 Prozent senken. Weder sind lange Trocknungsstrecken noch giftige Lösungsmittel notwendig. Damit wird auch der Energieverbrauch bei der Elektrodenherstellung nachhaltig reduziert.
