Производить аккумуляторные ячейки или твердотельные батареи просто с помощью трехмерной (3D) печати. Такова идея швейцарской компании Blackstone Resources AG. В настоящее время этот технологический процесс был подтвержден Бернским университетом прикладных наук с помощью сложного производственного моделирования. «Для проверки этой уникальной технологии производства с помощью нашей эталонной модели в методику проверки были включены более 250 параметров технологического процесса и 90 параметров продукта», — объясняет директор по маркетингу Серхат Йылмаз.
Полученные результаты свидетельствуют об экономии материальных затрат. Согласно полученным данным, печать аккумуляторных ячеек с помощью запатентованного Blackstone процесса снижает стоимость материалов на 20 евро за киловатт за счет лучшего использования неактивных материалов — меньшего количества фольги на электродах и сепараторов. «Этот результат был изучен и подтвержден независимыми экспертами по поручению финансирующего фонда Innosuisse», — говорит Йылмаз. Исходя из этого, фонд Innosuisse выделил дополнительное финансирование для проведения анализа печати твердотельных батарей. Здесь также ожидается экономия производственных затрат около 20 процентов, как уже показало моделирование.
Параллельно с процессом валидации технологического процесса саксонская компания Symate уже разработала искусственный интеллект (ИИ), который Blackstone планирует интегрировать в производство печатных электродов и аккумуляторных ячеек к концу года. Основываясь на математических моделях, разработанных Бернским университетом прикладных наук, впервые можно будет использовать данные системы AI Life. «Таким образом, мы можем оптимизировать наши производственные процессы циклически и в режиме реального времени», — говорит Йылмаз. От тестирования сырья до выбора рецепта, обработки и производства аккумуляторной ячейки все соответствующие параметры могут быть зарегистрированы в системе, оптимизированы и проанализированы с помощью прогнозов искусственного интеллекта. Использование искусственного интеллекта также делает взаимодействие видимым.
При серийном производстве сложной и объемной 3D-печати Blackstone использует принцип цифрового двойника. Производственное предприятие расположено в Дёбельне, Саксония. «Мы бы хотели аналитически оценивать накапливающиеся объемы данных в текущем производственном процессе и регулировать процесс на основе этих данных», — говорит Хольгер Грицка, исполнительный директор и глава компании Blackstone Technology GmbH в Дёбельне. «Для этого мы внедрим недавно разработанную киберфизическую производственную систему (CPPS)». Эта система использует искусственный интеллект для создания цифрового двойника каждого отдельного процесса. «Как только будет получено достаточно проанализированных данных, цифрового двойника можно «обучить», чтобы привить ему индивидуальное нормированное поведение», — объясняет далее Грицка. Такое нормированное поведение постоянно сравнивается с текущим производством. В случае возникновения аномалий возможные причины и взаимосвязи сообщаются через систему оповещения или автоматически устраняются.
По словам компании Blackstone, запатентованный ею процесс 3D-печати подходит как для производства батарей с жидким электролитом, так и для твердотельных батарей. Кроме того, плотность энергии новых батарей увеличена на 20 процентов, как объясняет производитель. С другой стороны, производственные затраты ниже по сравнению с широко распространенными в настоящее время технологиями литий-ионных батарей. С точки зрения инвестиционных затрат технология 3D-печати также на 70 процентов дешевле, чем автоматизированное производство батарей.
Источник: https://www.pv-magazine.de/2021/10/05/blackstone-3d-druck-von-batteriezellen-spart-materialkosten-von-20-euro-pro-kilowatt/
Перевод выполнен с разрешения редакции журнала pv mаgazine.
