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Künstliche Intelligenz in der Zellproduktion: Wenn die Batterie lernen lernt

Forschungsprojekt aus Nordhausen „KiBa-Pro“

KiBa-Pro ist ein Forschungsprojekt aus Nordhausen, das sich einer Frage widmet, wie Digitalisierung eine Produktion verändert, die bislang sehr aufwendig war.

Prozessschema | Foto: EAS

Es ist eine dieser Ankündigungen, die auf den ersten Blick technisch klingen – und bei genauerem Hinsehen viel über die Zukunftsfähigkeit des Industriestandorts Thüringen verraten. In Nordhausen ist mit KiBa-Pro ein Forschungsprojekt gestartet, das sich einer Frage widmet, die längst über die Batteriebranche hinausweist: Wie verändert Digitalisierung eine Produktion, die bislang vor allem von Erfahrung,  Handwerk und mühsamer Feinjustierung lebte?

Die Antwort, die ein Konsortium aus Industrie und Wissenschaft unter Federführung der EAS Batteries GmbH aus Nordhausen sucht, hat einen klaren Namen: Digitalisierung der Batteriezellproduktion. Drei Jahre, von Juli 2026 bis Juni 2029, haben sich die Partner Zeit genommen, um Lithium-Eisenphosphat-Zellen – kurz LFP-Zellen – nicht nur besser, sondern grundlegend anders zu produzieren. Datenbasiert, vorausschauend, lernfähig.

Die Fabrik ist die Datenquelle

Am Anfang steht eine simple, aber folgenreiche Idee: Wer die Produktion verbessern will, muss sie zunächst  verstehen – und zwar lückenlos. Deshalb wird die Fertigungslinie von EAS Batteries  in einem ersten Schritt umfassend  digitalisiert. Zusätzliche Sensorik und moderne Schnittstellen erfassen künftig systematisch, was in der Zellproduktion tatsächlich geschieht: Produktions-, Material- und Qualitätsdaten, zusammengeführt in einer zentralen Dateninfrastruktur. Aus der Fabrikhalle wird so, ganz nüchtern betrachtet, eine Datenquelle – die Grundlage für alles,
was danach kommt.

Und das ist einiges. Aufbauend auf dieser Datenbasis soll eine virtuelle LFP-Zelle entstehen, ein digitales Abbild, das mithilfe moderner KI-Methoden Zusammenhänge sichtbar macht, die im realen Produktionsalltag verborgen bleiben: Wie wirken sich Schichtdicke, Porosität, Materialdurchsatz oder Temperaturprofile
auf Lebensdauer, Kapazität und Leistungsfähigkeit einer Zelle aus? Fragen, die bislang oft erst nach aufwendigen Testreihen beantwortet werden konnten, lassen sich künftig vorab am virtuellen Modell durchspielen.

Die Neuerung: Simulieren, bevor produziert wird

Der eigentliche Charme dieses Ansatzes liegt in der Reihenfolge: erst simulieren, dann produzieren. Optimierungen, die früher direkt in der laufenden Fertigung erprobt werden mussten – mit allem Risiko für Ausschuss und Zeitverlust –, lassen sich künftig zunächst virtuell bewerten. Das spart Entwicklungsaufwand, senkt Ausschussraten, beschleunigt Optimierungszyklen und macht Fehlerquellen früher sichtbar, als es die klassische Trial-and-Error-Praxis je konnte. Nebenbei schafft das Projekt auch die Datenbasis für Anforderungen, die in wenigen Jahren zum Standard werden dürften – allen voran den digitalen Produktpass.

Der Zeitplan liest sich ambitioniert, aber  durchdacht: Im ersten Projektjahr geht es  darum, Prozesse digital zu erfassen, Datenplattformen aufzubauen und erste Referenz-Zellchargen zu fertigen. Im weiteren Verlauf wächst daraus die virtuelle Batteriezelle samt KI-gestützter Modelle zur Performance-Vorhersage.

Am Ende der Projektlaufzeit sollen die entwickelten Methoden industriell validiert und fest in die Fertigung integriert sein. Damit reiht sich KiBa-Pro in das Handlungsfeld „Skalierungsforschung und Digitalisierung“ des Dachkonzepts Batterieforschung des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt ein – kein Nischenprojekt also, sondern Teil einer nationalen Strategie.

Ein Konsortium mit Kompetenz von der Zelle bis zur Automatisierung

Bemerkenswert ist auch, wer an einem Tisch sitzt. EAS Batteries koordiniert das Projekt und verantwortet die Digitalisierung der Zellfertigung. Die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen bringt ihre Expertise in Zellcharakterisierung und KI-Modellentwicklung ein.

Das Karlsruher Institut für Technologie und die Batalyse GmbH kümmern sich um das Forschungsdatenmanagement, die automatisierte Auswertung der Messdaten und den digitalen Produktpass auf Zellebene. Als assoziierter Partner steuert die Omron Europe B.V. ihre Kompetenz in Automatisierung und Datenerfassung bei. Es ist genau jene Mischung aus Industrieerfahrung und Forschungstiefe, die solche Vorhaben erst tragfähig macht.

Lösung soll auf andere Industriezweige anwendbar werden

Am Ende sollen handfeste Zahlen stehen: Die Projektpartner haben sich zum Ziel gesetzt, die Zelllebensdauer um mindestens zehn Prozent und die Produktionsausbeute um mindestens 15 Prozent zu steigern. Das klingt nüchtern, ist aber – auf eine ganze Fertigungslinie und eine wachsende Batterieindustrie gerechnet – eine erhebliche Hebelwirkung. Und die Ambitionen reichen weiter: Die in Nordhausen entwickelten Lösungen sollen sich perspektivisch auch auf andere industrielle Anwendungen übertragen lassen.

Für den Batteriestandort Thüringen ist das gleich in zweifacher Hinsicht eine gute Nachricht. Zum einen stärkt EAS Batteries mit KiBa-Pro die eigene  Produktionskompetenz und positioniert sich als Vorreiter einer datengetriebenen Zellfertigung. Zum anderen zeigt das Projekt einmal mehr, dass Zukunftstechnologien in Thüringen nicht nur diskutiert, sondern erforscht, erprobt und in die Praxis überführt werden. Wenn KI und Digitalisierung tatsächlich halten, was sich das Konsortium vorgenommen hat, könnte aus Nordhausen ein Stück Blaupause für die europäische Batterieindustrie werden. (tl)