Abwenden von Fabrikbränden, Verringern von Ausfallzeiten: Wie die Wärmebildgebung internationale Produktionslinien schützt

Zum Erreichen ehrgeiziger globaler Netto-Null-Ziele müssen laut der Internationalen Energieagentur bis 2050 weitere zwei Milliarden Elektroautos auf die Straße gebracht werden. Zum Versorgen dieser grünen Motoren mit Energie sind Lithium-Ionen-Batterien absolut unerlässlich.

Aber was passiert, wenn diese Batterien defekt sind? Noch vor der Montage in einem funktionierenden Motor werden Traktionsbatterien typischerweise mit einem geringen Ladezustand transportiert. Der Grund dafür ist, dass eine vollständig entladene Batterie sowohl für den Hersteller als auch für den Verbraucher Probleme mit sich bringt: Probleme wie geringere Kapazität, schnellere Entleerung und elektrische Kurzschlüsse – was zu Bränden führen kann.

Unabhängig davon, an welcher Stelle der Lieferkette dies geschieht, kann eine unerwartete Entzündung katastrophale Schäden an Menschenleben, Fahrzeugen und der Verkehrsinfrastruktur verursachen.

Die SICK AG, ein Marktführer in der globalen Sensorherstellung, hat ein System zur Erkennung von gefährdeten Batterien entwickelt, das Unternehmen dabei unterstützt, Batteriebrände zu verhindern, bevor diese ernsthafte Schäden verursachen können.

Bekämpfung von Batteriebränden mit der FLIR-Thermografie

Nachdem die SICK AG bereits erfolgreich ein System entwickelt hat, das heiße Stellen und potenzielle Brände auf Fähren und in für die Verkehrsinfrastruktur wichtigen Tunneln, wie z. B. dem 16 km langen Gotthard-Straßentunnel in der Schweiz, detektiert, bot sich der SICK AG vor kurzem eine faszinierende Chance innerhalb eines besonders anspruchsvollen Zeitrahmens.

Ein deutscher Automobilhersteller wandte sich an das Unternehmen, um potenzielle Probleme in EF-Batterien an einer neuen Montagelinie zu erkennen. Die Herausforderung? Entwicklung, Test und Implementierung einer Schnittstelle zur Erkennung des thermischen Versagens bei der Batterieproduktion in nur drei Monaten – ein Vorgang, der nach eigenen Angaben normalerweise mehr als ein Jahr bis zur Fertigstellung dauern würde.

Deshalb wandte sich die SICK AG an Teledyne FLIR, um die für die Aufgabe am besten geeignete Wärmebildtechnologie zu liefern.

Das System benötigte eine maßgeschneiderte Schnittstelle, mit der jede Batterie genau auf thermisches Versagen getestet und die Daten anschließend exportiert und an einen Server übertragen werden konnten, um bei Anomalien einen Querverweis zu erhalten und analysiert zu werden.

Nach sorgfältiger Abwägung der Größe der zu erfassenden Hotspots entschied sich die SICK AG für den Bau des neuen Bereichs-Hotspot-Erkennungssystems (Area Hotspot Detection System, AHD) um die FLIR A70.

Auf der Linie: Ein vollständiger Überblick über Defekte an EF-Batterien

Wie viel kann eine fehlerhafte Batterie die Hersteller kosten?

Lukas Wallimann, Produkt- und Projektmanager bei der SICK AG, erklärt, warum das System für Anwendungen in der Automobilfertigung von entscheidender Bedeutung ist.

„Die Gefahr ist hier nicht nur eine isolierte Batterie, sondern die gesamte Einrichtung. Schon ein einziges fehlerhaftes Gerät kann sehr teure Autos irreparabel beschädigen und zu einem Totalschaden führen, bevor es überhaupt das Fließband verlassen hat.

„Noch schlimmer ist, dass wertvolle Maschinen im Wert von Millionen von Euro in einer Fabrik stillstehen, wenn ein Brand die Produktion unterbricht. Dies könnte nicht nur die Produktionslinie und das gesamte Werk schädigen, sondern auch Tausende von Euro für jede Stunde kosten, die das Werk außer Betrieb ist.“

Um die Hersteller zu beruhigen und die Produktion und Implementierung von EF-Batterien so sicher wie möglich zu machen, geht AHD über andere Prüfverfahren hinaus, um jede Einheit in der Produktionslinie genau zu überprüfen.

Die FLIR A70 stellt sicher, dass das AHD mit Hilfe von Infrarotbildern einen klaren Blick auf jedes Element jeder Batterie hat, im Gegensatz zu herkömmlichen Inspektionen wie der Laserthermografie, die die Temperatur der Batteriekomponenten nur einzeln isolieren und messen kann. Dadurch kann AHD alle Bereiche mit erhöhten Wärmewerten anzeigen, wenn Batterien in Echtzeit unter der FLIR A70 Wärmebildkamera vorbeigeführt werden. Das System warnt das Personal vor potenziellen Problemen und stellt sicher, dass Einheiten, die über dem akzeptierten Temperaturschwellenwert liegen, schnell vom Band genommen und neutralisiert werden, bevor diese physische Schäden oder Rufschädigungen verursachen können.

Einfache Integration: Überlegene Inspektion, unabhängig von der Schnittstelle

Trotz der kurzen Durchlaufzeit hat die SICK AG ein vielseitiges Sensorsystem geschaffen, das in eine Vielzahl von Systemen integriert werden kann, um die Funktionalität der FLIR A70 in nahezu jede Umgebung zu integrieren.

Der Kunde benötigte das System, um über ProfiNet (dem technischen Standard für die Datenkommunikation über das industrielle Ethernet) zu kommunizieren und Daten für die Analyse dezentral zu speichern und auszutauschen. Das AHD-System sorgt dafür, dass menschliche Bediener beteiligt sind, und ermöglicht ihnen den Zugriff auf Informationen in Echtzeit, sodass sie auf der Grundlage der Situation datengesteuerte Entscheidungen treffen können, im Gegensatz zu einem vollständig automatisierten Prozess, der dazu führen könnte, dass ansonsten tragfähige Bestände verworfen werden.

Das System kann auch über die TCP/IP-Schnittstelle in ein übergeordnetes System oder in ein älteres System integriert werden, da die ProfiNet- und E/A-Schnittstellen es ideal machen, um ältere Produktionslinien auf den neuesten Stand zu bringen.

Hohe Leistung, höhere Standards: Gründe für die FLIR-Thermografie

„Die FLIR A70 Kamera ist sehr gut gefertigt und somit ideal für den Einsatz in einer industriellen Umgebung wie der Automobilherstellung“, fügt Lukas Wallimann hinzu. „Das Gehäuse ist robust und der Sensor einfach zu bedienen und intuitiv. Ich kann es in die Hand nehmen und spüre, dass es ein Qualitätsprodukt ist.

„Abgesehen von der Hardware war das größte Plus für uns wirklich die Unterstützung von FLIR während der Entwicklungsphase und der Anwendungstechnik. Das Unternehmen stand immer zur Verfügung, um bei technischen Problemen oder bei Integrationsanfragen zu helfen, und sie vereinfachten eine ansonsten lästige Arbeit.“

Das Bereichs-Hotspot-Erkennungssystem der SICK AG ist seit dem 4. Oktober 2023 erhältlich.