Qualitätssicherung für die Elektromobilität

Batterien auf dem Prüfstand

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Der Mobilitätswandel stellt die Automobilindustrie vor Herausforderungen – auch hinsichtlich der Mess- und Prüftechnik. Sie muss die vollständige Überwachung der Produktion der wichtigsten Elektrofahrzeugkomponenten gewährleistet. Dazu gehören auch die Batterien. Für die Qualitätssicherung von deren Produktion hat Marposs eine Reihe von Lösungen im Programm.

Für die Prozesskontrolle metallischer und nichtmetallischer Dünnschichten, die für die Herstellung von Anoden und Kathoden nötig sind, oder für mehrschichtige Batteriebeutelfolien bietet Marposs berührungslose Lösungen auf Basis konfokaler oder interferometrischer Technologien an. So hat das Unternehmen aus Weinstadt mit dem Non Contact Gauge (NCG) auf der EMO ein neues berührungsloses Messgerät zur Schichtdickenmessung nicht-transparenter Materialien vorgestellt. Die Schichtdickenmessung wird für die Inline-Inspektion verschiedener Batteriekomponenten eingesetzt.

Das Gerät basiert auf interferometrischer Technologie: Hierbei wird das an den Grenzflächen des Messobjekts reflektierte Licht zu einer Interferenz kombiniert und identifiziert dann die Schichtdicke. Die Lichtfrequenz des NCG wird abhängig vom Reflexionsgrad des Werkstoffes gewählt. Die Sonde ist so konstruiert, dass sie auch in verschmutzter Umgebung und in direktem Kontakt mit Wasser und Restpartikeln eingesetzt werden kann. Mit dem NCG lässt sich die Einhaltung von Soll-Toleranzen in allen Anwendungen mit intransparenten Schichten wie Halbleitern, Kunststoff oder Glas schnell und effizient überprüfen.

Der steigende Bedarf an Folien in der Batterieproduktion für die Elektromobilität erfordert effiziente Lösungen für die Qualitätssicherung. Hierzu gehört die Schichtdickenmessung in Rolle-zu-Rolle-Anwendungen. Marposs und das Tochterunternehmen Stil bieten eine Lösung mit chromatisch-konfokalen Sensoren für transparente und opake Folien. Diese Sensorsysteme bestehen aus einem oder zwei optischen Sensoren und einem Controller. Für transparente Folien ist ein Sensor ausreichend, dessen Messbereich auf die Dicke der Folie abgestimmt ist. Undurchsichtige Folien werden mit zwei gegenüberliegenden Sensoren auf beiden Seiten der Folie gemessen. Ein Zweikanalverstärker sorgt hier für die nötige Synchronisation der Messdaten. Besonders in Rolle-zu-Rolle-Anwendungen mit schnellen Bewegungen der Folie ist diese Synchronisation ein Schlüsselfaktor. Der Marposs-Controller erkennt bis zu fünf Schichten. Er kann optional mit einem integrierten Display ausgestattet werden. Die Anbindung an die Maschine erfolgt über eine Ethernet-Schnittstelle oder einen Analogausgang.

Dichtheitsprüfungen mit Helium oder Luft

Für den sicheren Betrieb der Elektrofahrzeuge müssen die Batterien dicht sein. Dies gilt sowohl für Verunreinigungen von innen nach außen als auch umgekehrt. Besondere Bedeutung kommt auch den Batteriefächern zu, in denen die Module im Fahrzeug untergebracht sind. Sie sind Teil der Fahrzeugstruktur und müssen dicht sein, um das Eindringen von Wasser von außen zu vermeiden. Weder Regen und Streusalz noch Feuchtigkeit durch überflutete Straßen oder Waschanlagen dürfen in das Batteriefach eindringen.

Die Dichtheitsprüfung gehört daher zu den wichtigsten Kontrollen in der Fertigung des elektrischen Antriebsstrangs. Sie ist für alle Komponenten, von Batteriezellen über -module und -packs bis hin zu Elektromotoren, der Leistungselektronik und den dazugehörigen Kühlkreisläufen erforderlich. Auch hier bietet Marposs eine Auswahl an verschiedenen Technologien an.

Ein Beispiel ist die Dichtheitsprüfung mit Helium, der sogenannte Schnüffeltest. Bei dieser Methode wird das Bauteil von innen oder außen mit Druck beaufschlagt und mit einer Geschwindigkeit von 1 m pro Sekunde mit einer Sonde abgefahren. Die Teststation von Marposs erkennt auf diese Weise auch kleinste Leckagen von nur 3*10–4 Ncc/Sekunde. Ein Luftdruckabfallsystem, das den Wasser- oder Glykol-Kühlmittelkreislauf prüft, vervollständigt die Station. Jede konkrete Anwendung wird dabei nach den jeweiligen Kundenspezifikationen erstellt. Diese hängen von der Komplexität des Bauteils, den erforderlichen Grenzwerten für die Dichtheitsprüfung und nicht zuletzt der gewünschten Produktivität der Fertigungsstation ab. Die Helium-Dichtheitsprüfung bietet sich auch in einer Akkumulations- oder Vakuumkammer an. Auf diese Weise wird zum Beispiel der Kühlmantel eines Elektromotors zuverlässig geprüft.

Auch Luft wird als Prüfmedium eingesetzt. So messen Prüfgeräte von Marposs den Abfall des Absolut- oder Differenzdrucks oder den Massenstrom. Es werden sowohl einzelne Prüfgeräte, als auch Komplettlösungen angeboten. ■


Der Autor

Michael Unterste

Leiter Regionalbüro Nord

Marposs

www.marposs.com


Webhinweis

Welche Lösungen Marposs für die Elektromobilität anbietet, erfahren Sie in diesem
Video: http://hier.pro/9nhjn

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