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Main Title: Modellbasierte Prozessgrenzenermittlung in der Entwicklung und Inbetriebnahme von Hochdurchsatz-Batteriestapelverfahren
Translated Title: Model-based process limit determination in the development and commissioning of high-throughput battery stacking processes
Author(s): Aydemir, Muhammed
Advisor(s): Dietrich, Franz
Referee(s): Dietrich, Franz
Fleischer, Jürgen
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
URI: https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/13383
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-12166
License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: Getrieben von dem steigenden Bedarf an Batteriezellen und dem intensiv ausgetragenen Kostenwettbewerb, rückt die Entwicklung neuer durchsatzstarker Verfahren immer mehr in den Fokus von Industrie und Wissenschaft. Die Entwicklung dieser Verfahren impliziert neue Prozess- und Anlagenparameter, die gründliches Verständnis über Wirkzusammenhänge erfordern, um ihre volle Leistungsfähigkeit zu entfalten. Bei der Entwicklung werden wegen der fehlenden Kenntnis über diese Wirkzusammenhänge zwangsläufig Reserven auf Prozessebene vorgehalten oder Anlagen überdimensioniert, wodurch sich ungenutzte Leistungspotentiale ergeben und Entwicklungskosten ansteigen. In dieser Dissertation wird das Potential von simulationsgestützten Analysemethoden zur Kostenreduktion und Absicherung in der Entwicklung neuer durchsatzstarker Stapelverfahren untersucht. Am Beispiel der kontinuierlichen z-Faltung werden experimentelle, analytische und simulationsgestützte Untersuchungsmethoden zur Prozessgrenzenermittlung eingesetzt und in Bezug auf die Genauigkeit und den Aufwand verglichen. Der exemplarische Vergleich des Aufwandes simulationsgestützter Untersuchungen zeigte, dass Simulationen zwar initial höhere Kosten verursachen, jedoch bereits ab der dritten wiederholten Anwendung ein Kostenvorteil sichtbar wird. Damit wurde das Potential simulationsgestützter Analysemethoden durch den technischen Nutzen und den wirtschaftlichen Aufwand nachgewiesen.
Driven by the increasing demand for battery cells and the intense cost competition, the development of new high-throughput processes is increasingly becoming the focus of industry and science. The development of these processes implies new process and system parameters that require a thorough understanding of interactions in order to reveal their full performance. Due to the lack of knowledge about these interactions, reserves are kept at the process level or equipment is oversized during development, resulting in unused performance potential and increasing development costs. In this thesis, the potential of simulation-based analysis methods for cost reduction and validation in the development of new high-throughput stacking processes is investigated. Using continuous z-folding as a reference scenario, experimental, analytical and simulation-based investigation methods are used for process limit determination and compared in terms of accuracy and effort. The exemplary comparison of the effort of simulation-based investigations showed that although simulation initially causes higher costs, a cost advantage becomes visible after a few repeated applications. Thus, the potential of simulation-based investigation method was proven by the technical benefit and the economic effort.
Subject(s): Produktionstechnik
Batterie
Montage
Handhabung
Automatisierung
Separator
Simulation
kontinuierliche Bewegung
production technology
battery
assembly
handling
automation
separator
simulation
continous movement
Issue Date: 2021
Date Available: 6-Aug-2021
Exam Date: 28-Jun-2021
Language Code: de
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
TU Affiliation(s): Fak. 5 Verkehrs- und Maschinensysteme » Inst. Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb » FG Montagetechnik und Fabrikbetrieb
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