Sim2Pro 2017-10-12T13:39:05+00:00

Multi-Level-Simulation von Produkt-Prozess-Wechselwirkungen (Sim2Pro)

Projektlaufzeit:
01.08.2016 – 31.07.2019

Institute:

  • Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF)
  • Institut für Energie- und Systemverfahrenstechnik (InEs)
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Partner:

Technische Universität Braunschweig

Herstellungsprozesse unterliegen Schwankungen innerhalb definierter Toleranzen. Die Reduzierung von Prozessschwankungen ist meist mit steigendem Aufwand und höheren Kosten verbunden. Eine gezielte Abstimmung von Prozesstoleranzen mit den gewünschten Produkteigenschaften ist jedoch erforderlich, um die gewünschte Qualität des Produkts reproduzierbar sicherzustellen. Eine Herstellung von Batteriezellen kann sich in Deutschland langfristig nur etablieren, wenn es gelingt, die Produktionskosten zu senken und gleichzeitig eine hohe Produktqualität zu gewährleisten. Das Konsortium des Vorhabens Sim2Pro setzt an dieser Stelle an, indem es die Herstellungsprozesse hinsichtlich einer gezielten und angemessenen Definition von Prozesstoleranzen optimiert.

Es soll eine Methode entwickelt werden, die es ermöglicht, die Auswirkungen der Schwankungen in den einzelnen Prozessen entlang der gesamten Prozesskette auf Folgeprozesse und auf Eigenschaften von (Zwischen-)Produkten zu untersuchen. Gelingen soll dies mittels theoretischer Modelle, die insgesamt eine Erhöhung der Produktqualität und der Reproduzierbarkeit sowie eine Kostensenkung im Gesamtprozess ermöglichen sollen. Es ist eine kombinierte Simulationsmethode geplant, die die Identifikation und Analyse des Einflusses der einzelnen Produktionsprozesse in der Zellproduktion auf die Strukturparameter und somit auf die Eigenschaften der Batteriezelle erlaubt. Zwei Modelle sollen entwickelt werden. Ein „Produktionsmodell“ berücksichtigt die Einflüsse ausgewählter Prozesse.

Ein „elektrochemisches Batteriezellmodell“ betrachtet den Einfluss der Verteilung der Eigenschaften hinsichtlich der Leistungsfähigkeit und der entsprechenden Schwankungen. Zusätzlich wird ein „Surrogat-Modell“ eingefügt, um die Überführung von Strukturparameter in Batteriemodellparameter zu gewährleisten. Die Modelle werden im weiteren Verlauf in einer sogenannten „Multi-Level Simulation“ verknüpft. Die entwickelten Modelle sollen eingesetzt werden, um prototypische Simulationsläufe an ausgewählten Produktionsszenarien durchzuführen. Insgesamt sollen aus diesen Ergebnissen verbesserte Herstellungsstrategien hinsichtlich Qualität, Reproduzierbarkeit und Kosten abgeleitet werden.

Multi-Level-Simulation von Produkt-Prozess-Wechselwirkungen (Sim2Pro)