Apertura de la primera producción ágil de celdas de batería en el mundo: sistema robótico, modular y ágil para la fabricación personalizada.
Con el objetivo de hacer más flexible la futura producción de celdas de batería para aplicaciones como la electromovilidad o herramientas eléctricas, el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT, por sus siglas en alemán) ha implementado un sistema de producción ágil de celdas de batería. Gracias a un sistema de automatización robótica de alta flexibilidad, han alcanzado un nivel de adaptabilidad que anteriormente solo era posible con la producción manual de celdas. Este avance permite que las empresas respondan con mayor rapidez a nuevas tecnologías y mercados volátiles, fortaleciendo la competitividad industrial de Alemania. El proyecto contó con una financiación de 19 millones de euros provenientes de fondos federales y estatales.
De acuerdo con el Ministerio Federal de Economía y Acción Climática de Alemania, las celdas de batería están ganando relevancia como medio versátil y eficiente de almacenamiento de energía. Son un motor clave para la promoción de la electromovilidad y una tecnología estratégica de gran importancia económica para las empresas manufactureras. La actual demanda de celdas de batería se satisface principalmente mediante una producción en masa, impulsada por los bajos costos de fabricación en Asia y Norteamérica, lo cual también afecta los sectores de ingeniería mecánica y de plantas industriales en Europa. En palabras del profesor Jürgen Fleischer, director del Instituto de Ciencias de la Producción wbk de KIT, «la apertura del primer sistema de producción ágil de celdas de batería en la Fábrica de Investigación de Karlsruhe muestra cómo podemos destacarnos en el mercado mundial con una producción altamente flexible y eficiente en el uso de recursos, apuntando a segmentos de alto margen y nichos de mercado«.
Producción flexible y eficiente de celdas de batería
En colaboración con la empresa de ingeniería alemana Exyte, los investigadores de KIT desarrollaron celdas robóticas especiales. “Son las primeras de su tipo en el mundo en este ámbito. Actúan como salas secas locales, o microambientes, para proteger los materiales de batería sensibles a la humedad”, explicó Fleischer. Además, el volumen que requiere ser deshumidificado es considerablemente menor en comparación con las salas secas convencionales, lo que otorga a esta tecnología un potencial especialmente alto para reducir el consumo de energía. Con sus módulos de proceso asociados, cuatro de estos microambientes configuran el sistema físico de producción ágil de baterías en la Fábrica de Investigación de Karlsruhe.
Este sistema físico se complementa con un «gemelo digital», una simulación basada en software que permite a los científicos analizar los efectos de replicar estos microambientes y optimizar variables de producción, como el tamaño ideal de los lotes. La simulación también facilita la planificación de la producción y mejora la capacidad de adaptación del sistema mediante el uso de una base de datos centralizada que permite implementar mejoras con inteligencia artificial (IA) en los procesos.
Innovación tecnológica y sostenibilidad en el proceso de producción
El enfoque ágil y modular de este sistema no solo contribuye a la eficiencia energética sino que también optimiza el uso de recursos en la producción de celdas de batería. Este modelo permite la fabricación de celdas personalizadas en cantidades específicas, lo cual es esencial para mercados que requieren soluciones adaptadas, como los vehículos eléctricos de alto rendimiento y dispositivos especializados. Esta capacidad de personalización podría reducir el desperdicio de materiales, mejorar la calidad de los productos y disminuir el impacto ambiental asociado con la producción en masa.
Colaboración cercana entre academia e industria
Los investigadores del proyecto AgiloBat desarrollaron este sistema de producción en colaboración con empresas medianas de los sectores de ingeniería mecánica y de plantas industriales. Esta alianza permitirá a las empresas suministrar conjuntamente sistemas competitivos para toda la cadena de procesos de producción de baterías. La contribución de KIT en cuanto a experiencia en procesos para sistemas más flexibles y modulares también ayudará a estas empresas a establecer una producción automatizada y eficiente en el uso de recursos, permitiendo además probar nuevos sistemas de materiales utilizando cantidades reducidas de material, lo que reduce costos y minimiza el desperdicio.
Futuro de la tecnología de almacenamiento de energía en Europa
La infraestructura desarrollada a través del proyecto AgiloBat se suma a la infraestructura de investigación en celdas de batería que KIT ha construido desde 2011. La capacidad de producción ágil y la integración de tecnologías de simulación y optimización basadas en IA proporcionan una base sólida para que Europa avance en la tecnología de almacenamiento de energía, una industria crucial en la transición hacia fuentes de energía renovables y en la reducción de emisiones de carbono.
Este enfoque coloca a Alemania en una posición estratégica para liderar el desarrollo de celdas de batería de alta tecnología en Europa, ofreciendo una alternativa sostenible y eficiente al modelo de producción en masa predominante.
Vía www.kit.edu
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