Die europäische Batterieproduktion hinkt der asiatischen Konkurrenz, insbesondere aus China, hinterher. Während die asiatischen Hersteller eine Ausbeute von etwa 75 bis 85 Prozent erreichen, liegt die wirtschaftliche Chance der Industrie in Europa darin, einen deutlich höheren Yield bei höchstem Qualitätsanspruch zu erreichen. Ein mittelständisches Unternehmen wie Precitec mit rund 800 Mitarbeitern, davon 500 in Deutschland und 200 in China, steht vor der Herausforderung, im globalen Wettbewerb bestehen zu können. Der Fokus liegt daher auf der Transformation der Produktionskette und der Effizienzsteigerung durch innovative Technologien.
Das Unternehmen Precitec ist in verschiedenen Branchen aktiv, darunter die Halbleiterindustrie, die Glasindustrie und die Kommunikationselektronik. Auch in der Elektromobilität spielen unsere Technologien eine wichtige Rolle. So sind wir für die präzise Vermessung und Bearbeitung von Halbleitern und Mobiltelefonen verantwortlich und bieten Lasertechnologien für unterschiedlichste Anwendungen an. In der Elektromobilität werden beispielsweise weltweit rund 2.000 Qualitätsüberwachungssystemen für die Laserschweißtechnik von uns eingesetzt. Steigende Anforderungen an Reichweite, Kosten und Effizienz von Batterien, insbesondere bei Nutzfahrzeugen und PKWs, erhöhen den Druck auf die Hersteller. Hier können die Laser- und die optische Messtechnik für Entspannung im Produktionsprozess sorgen.
Der Markt für E-Fahrzeuge weist beachtliche Wachstumsraten auf. Prognosen gehen davon aus, dass sich der Anteil von Elektrofahrzeugen in den nächsten Jahren um den Faktor 20 erhöhen wird. Einige der neuen Elektrofahrzeuge erreichen bereits Reichweiten von 500 bis 800 km, was für viele Anwendungen ausreichend ist. Trotz dieser Fortschritte gibt es Herausforderungen: Die Verkaufszahlen von E-Fahrzeugen sind seit 2022 rückläufig und die Reichweite vieler Modelle ist im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren immer noch geringer. Der Komfort- und Reichweitenunterschied zwischen E-Fahrzeugen und Fahrzeugen mit Diesel- oder Benzinmotoren ist nach wie vor spürbar, was die Akzeptanz der Verbraucherinnen und Verbraucher beeinträchtigt.
Derzeit wird der Batteriemarkt von chinesischen Unternehmen dominiert, die mehr als 70 Prozent der Produktionskapazitäten kontrollieren. Dies stellt eine große Bedrohung für europäische Hersteller dar, die wettbewerbsfähig bleiben wollen. Der Schlüssel zu einem erfolgreichen Wettbewerb liegt hier insbesondere im Einsatz besserer und flexiblerer Anlagen sowie fortschrittlicher Technologien, um die Qualität und Effizienz der Produktion zu verbessern. Die derzeitige Ausbeute in der Batterieherstellung liegt oft nur bei 70 bis 80 Prozent, was bedeutet, dass bis zu 30 Prozent der produzierten Batterien am Ende des Tages nicht den Qualitätsanforderungen entsprechen und dem Recycling zugeführt werden.
Die Prozesskette der Batterieherstellung ist maßgeblich von der Lasertechnologie geprägt und umfasst zahlreiche Schritte. So werden Kupfer- oder Aluminiumfolien beschichtet und zu Elektroden verarbeitet, die anschließend in Module gepackt und als Batterien in Fahrzeugen integriert werden. Hier ermöglicht die Lasertechnologie ein präzises Arbeiten mit den Folien ohne direkten Kontakt zum Material zu haben, was eine geringere Wärmeentwicklung und eine höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit bedeutet. Bei diesem Prozessschritt besteht die Herausforderung darin, dass der Laserstrahl exakt gesteuert wird, damit der 10µm breite Strahl exakt die Fügestelle trifft. Hierzu ist eine individuelle Erfassung jeder Fügestelle, die Anpassung der Laserparameter und Steuerung des Laserstrahls in quasi Echtzeit notwendig.
Die Qualität der Batteriezellen hängt auch von der Gleichmäßigkeit der Beschichtung der Elektrodenfolien und der Genauigkeit der Schweißnähte ab. Die in diesen Prozessschritten auftretende Fehler verkürzen die Lebensdauer der Batterien erheblich. Ein deutsches Batteriemodul, das etwa 2.000 Schweißnähte umfasst, erfordert daher höchste Präzision. Der Einsatz optischer Messtechnik ist essenziell. Mit ihr können kleinste Defekte erkannt und korrigiert werden.
Ein weiterer Qualitätssprung ergibt sich durch die Integration von KI in den Fertigungsprozess. Mit fortschrittlicher optischer Messtechnik und KI-gesteuerten Systemen können Fertigungsprozesse in Echtzeit überwacht werden. Dies ermöglicht eine nahezu fehlerfreie Produktion, da Fehler sofort erkannt und behoben werden können, bevor sie die Qualität des Endprodukts beeinträchtigen. Diese Technologien erlaubt es auch, große Mengen an Produktionsdaten zu analysieren und zu nutzen, um kontinuierliche Verbesserungen in der Produktion vorzunehmen.
Angesichts dieser Herausforderungen in der Batterieherstellung ist ein Umdenken und eine verstärkte Zusammenarbeit innerhalb des europäischen Maschinenbaus und der Batterieindustrie erforderlich. Um im globalen Wettbewerb zu bestehen, liegt die Chance für die europäischen Hersteller in einer hohen Produkt- und Fertigungsqualität. Die Kombination von moderner Messtechnik, präziser Lasertechnologie und KI bietet hier vielversprechende Ansätze.
