Die Frage nach innovativer Batteriezellenfertigung nimmt unter der heutigen Entwicklung im Energiebereich stetig zu. Wie können durch neue Technologien und Fertigungsverfahren „Minienvironments“ für die Batteriezellenfertigung erschlossen und in die Industrie überführt werden? Dieser Frage widmen sich sechs Lausitzer Partner innerhalb des Forschungsverbundes EnerSTRIX und starten hierzu ein dreijähriges Projekt in der Oberlausitz.
Anhand eines Schlüssel-Bauteils für die Klima-Lüftungstechnik soll im Projekt “EnerSTRIX“ mithilfe zukunftsweisender 3D-Druck-Technologien aufgezeigt werden, wie die Wirtschaft von morgen in der Lausitz aussehen kann. Ziel des Vorhabens ist die Integration des fertigen Bauteils in die Anlagen der Umwelt- und Lufttechnik AG (ULT) aus Löbau. Zukünftig soll hier eine Energiereduktion bei der Li-Ion-Batteriefertigung erreicht werden.
Vom Pulver zum Bauteil
Die Zittauer Firma ARNIO GmbH wird die digitale Struktur des Bauteils erstellen. Die Rohfertigung übernehmen das Unternehmen assonic Dorstener Siebtechnik GmbH und der 2019 gegründete neo.NET e.V. aus Zittau. Hierbei wird eine neue EOS-M400 Anlage zum Einsatz kommen. Der Metall-3D-Drucker wurde über Fördermittel des Bundesministeriums für Bildung und Forschung finanziert und Ende 2022 am Fraunhofer IWU in Zittau in Betrieb genommen. „Die Anlage steht zunächst den Projektpartnern, zukünftig aber je nach Bedarf auch allen anderen Unternehmen der Region zur Verfügung“, erläutert Jens Stein, Ingenieur am Fraunhofer IWU das Nutzungskonzept. „Im Bündnis Lausitz – Life & Technology soll mit der Anlagentechnik und dem EnerSTRIX-Projekt das Innovationsfeld „Additive Fertigung im Metall 3D-Druck“ projektbasiert aufgebaut werden. Ziel ist es mit regionalen Unternehmen die neue Fertigungstechnologie zu erschließen und für die Region anwendungsbereit zu machen“, ergänzt Leonie Liemich, Projektkoordinatorin vom L&T Bündnis.
Als erstes wird hier der Rohling des Bauteils gedruckt werden. Ist dieser fertiggestellt, muss dieser mithilfe spezifischer Beschichtungen an seinen zukünftigen Einsatzzweck angepasst werden. Diese Anpassung wird die Firma EC Europ Coating GmbH und das Zittauer Institut für Verfahrensentwicklung, Kreislaufwirtschaft, Oberflächentechnik, Naturstoffforschung (ZIRKON) der Hochschule Zittau/Görlitz durchführen. Neben der anwendungsorientierten Weiterentwicklung klassischer PVD-Dünnschicht-Technologien, Galvanik und Pulverlackierung geht es dabei auch um die Analyse der Oberflächenveredlungsverfahren mit dem Ziel, Erfahrungen bei der Behandlung von Spezialbauteilen aus der additiven Fertigung zu sammeln.
Die als Druckmaterial zum Einsatz kommenden Kunststoffe oder Metalle stellen dabei jeweils völlig unterschiedliche Ansprüche an die Beschichtungsverfahren. „Die Herausforderungen bei der Beschichtung komplexer Baugruppen hinsichtlich der Parameter Abrasions- und Haftfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit sowie Homogenität sind groß und können nur interdisziplinär gemeistert werden.“, beschreibt Burkhard Scholz (Europ Coating GmbH) die Komplexität des Forschungsvorhabens aus Unternehmenssicht. „Das Projekt EnerSTRIX zeigt gut, wie die Wissenschaft und Wirtschaft in unserer Region zusammenarbeiten kann, um gemeinsam Herausforderungen zu meistern.“, ergänzt Sebastian Hahmann vom neo.NET e.V.
Begleitend sollen anhand dieses Beispielprozesses auftretende Forschungsfragen geklärt werden. Eine dieser Forschungsfragen ist die Aufbereitung des im 3D-Druck-Prozess bereits teilaktivierten Metallpulvers. Aufgrund von Agglomerationen im Restpulver kann dieses bisher nicht für einen weiteren Druckauftrag verwendet werden. Gelingt es im Forschungsprojekt, hier eine Recyclingtechnologie zu entwickeln, die das Restpulver wieder nutzbar macht, so ergibt sich daraus ein großes Einsparpotenzial aus ressourcenorientierter und finanzieller Sicht. Um im Forschungsvorhaben die entsprechenden Fragestellungen bearbeiten zu können, bringt die assonic Dorstener Siebdrucktechnik GmbH hier bereits das technische Know-how bei der Herstellung 3D-druckfähiger Metallpulver mit. Neben den Instituten der Hochschule Zittau/Görlitz, wird das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU, Zittau) der Hauptansprechpartner dieser wissenschaftlichen Fragestellungen sein.
„Lausitz – Life & Technology“ (L&T) – ein starkes Bündnis für den Strukturwandel
Um die Ergebnisse des Forschungsvorhabens zukünftig zeitnah den regionalen Unternehmen zur Verfügung stellen zu können, ist die Hochschule zudem mit dem am Zentrum für Innovation und Technologietransfer angegliederten L&T-Bündnis beteiligt. Die Arbeit des L&T-Bündnisses orientiert sich daran, mit neuen Forschungs- und Entwicklungsansätzen in den Bereichen Additive Fertigung, Vernetzte Energiesysteme und Speichertechnologien sowie einer sozialen Perspektive von Attraktiven Bildungs-, Lebens- und Arbeitswelten die Lausitz zukunftsfähig aufzustellen und einen Beitrag zu einer innovativen und nachhaltigen Regionalentwicklung zu leisten. Somit hat sich der Projektpartner neo.NET e.V. (2019, Zittau) als Ziel im Projekt gesetzt: „Effiziente Transferprozesse zu entwickeln, um aus einer Idee schnellstmöglich ein regionales Produkt entstehen zu lassen.“ Damit wird eine langfristige Wirkung über das Projektende hinaus angestrebt.