Experten erwarten im Bereich der Elektromobilität eine signifikante Volumensteigerung des Marktes.
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Noch ist der Motor das Herz eines Automobils, dessen Produktion die Deutschen perfekt beherrschen. Doch bald könnte sich alles um den Hochvolt-Batteriespeicher drehen. Auf dem Gebiet bildet Deutschland allerdings das Schlusslicht. Es beherrscht nämlich kaum die großserienreife Produktion.
Mit jedem Jahr zeichnet sich immer deutlicher ab, dass der Batteriespeicher immer stärker die Mobilität der Zukunft prägt. Wer sich aktuelle Studien zur Entwicklung anschaut und dabei vor allem den deutschen Mark für Batteriesysteme im Auge hat, kann schnell in Panik verfallen. Deutsche Unternehmen haben im internationalen Vergleich einen deutlichen Rückstand im Bereich der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien. Dabei intensivieren sie dort seit Längerem ihre Forschungen und tätigen große Investitionen.
Dennoch sind die Unternehmen "noch nicht oder nur bedingt in der Lage, die Fertigung dieser Batterien in geeignete großserientaugliche Produktionsstrukturen zu überführen", schreibt Springer-Autor Achim Kampker. Für sein Buch Elektromobilproduktion hat er die Grundlagen elektrofahrzeugtauglicher Speichersysteme und deren Aufbau für unterschiedliche Batteriezelltypen recherchiert. Das gewonnene Wissen nutzt er, um anhand der verschiedenen Zelltypen die einzelnen Produktionsschritte und Montageprozesse von der Produktion der einzelnen Batteriezelle bis hin zur Montage des gesamten Hochvoltspeichers zu erklären.
Die Versäumnisse der deutschen Batteriebranche
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Mit seinem recherchierten Wissen identifiziert Kampker im Detail die Versäumnisse der deutschen Batteriebranche. So klagt er an, dass "die derzeitigen Produktionsprozesse weder durchgehend automatisiert noch auf hohe Stückzahlen ausgelegt sind. Sie bedingen eine große Streuweite im Arbeitsergebnis und sind auch nicht energie- und ressourceneffizient gestaltet", mahnt er. Seiner Ansicht nach sind diese weder hinsichtlich produktionssystematischer noch technologischer Faktoren effizient ausgelegt.
Das sind deutliche Worte. Immerhin ist das Automobil und alle damit verbunden Wertschöpfungsbetriebe von enormer volkswirtschaftlich Bedeutung. Und der Antrieb inklusive aller Komponenten ist seit der Erfindung des Ottomotors eine Kernkompetenz der deutschen Automobilhersteller. Doch der Herstellungsprozess von Lithium-Ionen-Batteriezellen ist sehr komplex. Know-how, das der Autor den deutschen Unternehmen nur bedingt zutraut.
Denn die Komplexität der Fertigung führt dazu, dass eine Vielzahl verschiedener Maschinenhersteller sich in der Regel nur auf einzelne Prozessschritte beziehungsweise -anlagen spezialisieren. Dazu zählen etwa Laminieranlagen, Anlagen zur Assemblierung oder Formation. Und nicht zuletzt stellen ganzheitliche Produktionsanlagen zur Batteriezellenproduktion wegen zahlreicher Schnittstellenproblematiken und einer hohen Anlagenheterogenität ein kaum praktiziertes Forschungs- und Entwicklungsfeld dar.
Kampker sieht den Forschungsbedarf vornehmlich in den beiden Handlungsfeldern "Anlagenintegration" und "Anlagen- beziehungsweise Systemsteuerung". "Bisher ist es nicht gelungen, einzelne Bearbeitungsmaschinen zu einer serientauglichen Gesamtanlage zusammenzuführen, sodass automatisierte Maschinenkopplungen oder adäquate Logistikkonzepte (geeignete Werkstückträger etc.) nicht existieren. Gleichzeitig mangelt es an einer steuerungstechnischen Unterstützung beziehungsweise Umsetzung."
Der Gegenwind wird stärker
Dabei wird die Elektromobilität künftig eine immer größere Rolle spielen. Experten erwarten im Bereich der Elektromobilität eine signifikante Volumensteigerung des Marktes. Und damit einhergehend große Investitionen im Bereich der Produktionstechnik für serientaugliche Batterieproduktionen. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, dass auch kostengünstig gefertigt werden kann. Zwar sind Lithium-Ionen-Batterien noch sehr teuer. In den letzten Jahren konnten aber auf dem Weg zu einer Massenproduktion die Kosten pro Kilowattstunde bereits deutlich gesenkt werden. Der Preisdruck nimmt also zu.
Und auch die Anforderungen an die Produktionstechnik werden härter. Die Steigerung der Produktivität sowie die Beibehaltung eines gleichbleibenden Qualitätsniveaus sind dabei die wichtigsten Anforderungen.