Otomasyon dergisi, Türkiye'nin otomasyon konusundaki ilk ve en köklü dergisidir. 1992 yılında “Türkiye’de Otomasyonsuz Fabrika Kalmasın” sloganıyla yola çıkan dergi, Türkiye endüstrisinin otomasyon konusunda bilgilendirilmesini kendisine misyon edinmiştir. Dünyadaki ve Türkiye'deki gelişmeleri anında okuruna iletmeyi; otomasyon alanında yapılacak yatırımların, doğru ve kârlı olabilmesi için yol gösterici bir rol oynamayı amaçlamıştır.

Lityum-İyon Pil Üretimine Yönelik Güçlü Bir Araştırma Platformu

Festo Sanayi ve Ticaret A.Ş.

Festo’nun ürettiği tahrik teknolojisi Baden Württemberg eyaleti güneş enerjisi ve hidrojen araştırmaları merkezi ZSW’nin yürütmekte olduğu elektromobilite çalışmalarına ivme kazandırıyor.

Günümüzde elektrikli araçların pilleri aracın toplam katma değerinin %30’unu teşkil ediyor. Pillerin genel toplam üzerindeki paylarının bu denli yüksek olması nedeniyle pil seri üretimine yönelik ilgi giderek artıyor.

Almanya’nın Baden-Württemberg Eyaleti’nde Ulm kentinde yer alan Araştırma Merkezi ZSW bu hususa odaklanmış durumda. ZSW yönetim kurulu başkanı Prof. Dr. Werner Tilmetz, “Araştırma merkezimizde yer alan tesis ve düzenekler sayesinde Alman otomotiv sektörü pil konusunda da diğer rakiplerini arkasında bırakacak“ diyerek merkezin önemini vurguluyor. Festo ürün otomasyon teknolojisi de bu sürece hizmet ediyor.

Metal kontaminasyonlarına ve neme karşı korumayı artırmak, istenmeyen kimyasal reaksiyonları önlemek için pillerin tamamıyla nemsiz, kuru ortamlarda üretilmesi gerekiyor.

Elektrikli taşıtlarda ve elektrik enerjisinin sabit ünitelerde saklanması için kullanılmak üzere tasarlanan lityum iyon pillerinin üretimi iki aşamadan oluşuyor:

Birinci aşamada pil hücresi üretiliyor, ikinci aşamada hücreleri pil sistemleri oluşturacak şekilde birleştiriliyor.

Burada özellikle hücre üretimi üretim teknolojisine yüksek talepler oluşuyor. Zira pilin verimi ve kullanım ömrünü ve böylelikle maliyetini üretim teknolojisi belirliyor.

KURU MEKANLARDA ÜRETİM ZORUNLULUĞU

Metal kontaminasyonlarına ve neme karşı korumayı artırmak, istenmeyen kimyasal reaksiyonları önlemek için pillerin tamamıyla nemsiz, kuru ortamlarda üretilmesi gerekiyor.

Bakır, nikel ve kalay kontaminasyonları şarj veya deşarj sürecinde pil hücresinin tahrip olmasına yol açabilir. Hücre üretim sürecinde günümüze değin aslında temiz oda uygulamaları için geliştirilmiş, genellikle pahalı konstrüksiyonlar ve diğer yüksek maliyetli çözümler uygulanır. Otomasyon teknolojisi kuru mekan koşullarına uygun olarak tasarlanmazsa yorgunluk belirtileri ortaya çıkabileceği gibi otomasyon komponentleri ve makinelerde normalinden daha erken dönemlerde arızalar ortaya çıkabilir.

Bunun için Festo, Thyssen-Krupp System Engineering ile birlikte aşırı kuru ortamlarda işleyecek olan komponent ve üretim tesislerine ilişkin yeni veriler toplamak amacıyla pil-teknolojisi mekanlarında birtakım testler yürüttüler. Bu testlerin sonuçlarından ortaya çıkan standart,yüksek nitelikli ve aynı zamanda uygun maliyetli otomasyon çözümleri fi yat açısından aynı derecede cazip olmayan temiz oda komponentlerine güvenilir bir alternatif teşkil etmektedirler.

DENENMİŞ OTOMASYON TEKNOLOJİSİ

Thyssen-Krupp System Engineering’e ait teknik araştırma merkezinde her iki şirketin geliştirme mühendisleri otomasyon teknolojisinin silindir ve elektriksel eksen gibi pnömatik ve elektriksel tahrik komponentlerinin kuru ortam uygunluğunu araştırdılar.

Bu araştırmada quick motion veya time lapse olarak da bilinen yöntemle kuru ortamda uygulanacak olan standart ve hafif derecede modifiye edilmiş ürünlerin çalışma ömrünü teste tabi tuttular. Testler çerçevesinde standart komponentler üzerinde yapılacak önceden tanımlanmış, odaklı birtakım modifikasyonlar aracılığıyla düşük nemli ortamda aşınma ve eskimeyi artırmayacak etkiler incelenmiştir. Elde edilen bulgular doğrudan Festo’nun kuru ortama uygun otomasyon çözümlerinin geliştirilmesine aktarılmıştır. Thyssen-Krupp System Engineering için makine ve tesislerin kurulum ortamına uygun tasarımı öncelikliydi.

TAM OTOMATİK FORMASYON TESİSİ

Thyssen-Krupp System Engineering tarafından kurulan tam otomatik bir formasyon tesisi şu anda ZSW/ Ulm’da işletilmekte. Bu tesiste piller “canlandırılıyor”.

Burada piller birkaç saatten birkaç güne kadar devam eden sürelerde ilk kez şarj ediliyor. Tesiste Festo’nun ilk kez bu tür bir uygulama için onayladığı EMMS-ST step motorları, CMMO-ST kontrolör üniteleri, DNCE serisi elektrikli silindirler ve NEBM ile NEBU serisi kablolar kullanılıyor. Bu komponentler Thyssen-Krupp ile birlikte tercih edilmiş olup işletmeye alınmıştır. Step motorları ile formasyon tesisinin kutuları açılıp kapanmaktadır.

Bu uygulamada da daha önceki test ve deneylerden elde edilmiş olan tecrübelerden yararlanılmıştır.

EMMS-ST serisi step motorlarında uzun çalışma ömrü, tam pozisyonlama yeteneği ve uygun maliyetlilik mükemmel bir kombinasyon oluşturmaktadır. İki aktarma hatlı, karma esaslı ve yüksek torklu step motoru yüksek koruma sınıfında, endüstriyel uygulamalara uygun bağlantı sistemiyle donatılmıştır. Entegre emniyet fonksiyonu, STO (Safe Torque Off / Emniyetli Tork Kapatma) donanımı ve entegre “d” performans seviyesi dahildir.

HIZLI İŞLETMEYE ALMA

Step motorları için geliştirilmiş CMMO-ST servo kontrol ünitesiyle kombinasyon halinde basit, hızlı bir tercihte bulunmak için sipariş kodu yeterli. Konfigürasyon ve muayene işlemleri için entegre HTML sunucusu mevcut. Önceden tanımlanmış tahrik paketlerinin web konfigüratörü aracılığıyla hızla işletmeye alınması parametre bulutu (“parameter cloud”) üzerinden de mümkün.

Serbest programlanabilir pozisyonlar, yapış-kay etkisiz çalışma tarzı, yumuşak ivmelenme veya uygulamaya has bir sürüş profili talep edildiğinde DNCE serisi elektriksel silindir birinci tercihtir. Formasyon tesisinde DNCE bir pil aktarma-besleme sisteminde görev yapıyor. Burada bir robot kolu pilleri alıp formasyon bölümlerine yüklüyor. DNCE, kendini kanıtlamış olan akrabası DNC’nin sağlam mekaniği üzerinde temelleniyor: sağlam profesyonel amaçlı yapı, uzun çalışma ömrü, tüm komponentlerde yüksek kalite ile sensör ve sabitleme ögelerinden oluşan geniş çaplı aksesuar yelpazesi.

ZSW MÜDÜRÜ
PROF. DR. WERNER TILMETZ

“Araştırma merkezinde yer alan tesis ve düzenekler sayesinde Alman otomotiv sektörü pil konusunda da diğer rakiplerini arkasında bırakacak”

KOMPETANS PLATFORMU ZSW

Ulm kentinde kurulu ZSW tesisleri yüksek yenilenebilirlik olanağı içinde dakikada bir pil hücresinin üretimine imkan veriyor. Prof Tilmetz: “Üretim tesisinin modüler yapısı gerek üreticilere gerekse araştırma kurumlarına tüm katma değer zinciri boyunca yeni yöntem ve tesis komponentlerini güvenli bir ortamda deneme imkanını veriyor.”

Pil malzemesi üreticileri standart hücreler içinde yeni bileşimlerini sergileyebiliyorlar; makine imalatçıları üretim ve otomasyon teknolojilerini tesis bileşkesi içinde optimize edebiliyorlar. Araştırma platformu henüz rekabet öncesinde iken ticari üretime yönelik projelerin geliştirilmesine yardımcı oluyor.

DEĞER YARATMA ZİNCİRİNİN TÜMÜ

Otomobilde kullanılmaya uygun pil hücrelerinin seri üretime yakın imalatında ihtiyaç duyulan tüm ögeler ZSW’nin araştırma platformunda mevcut: Elektrot macunu üretimine yönelik termostat ile donatılabilen 60 litre kapasiteli bir miksaj ünitesi, 500 milimetre kaplama genişliği kapasiteli iki katlı bir elektrot kaplama ünitesi, elektrotların yoğunlaştırılmasına yönelik yüksek hassasiyetli donanım, 200 metrekarelik bir kuru ortam ve burada yer alan tam otomatik bir montaj-birleştirme tesisi, oksijen oranı azaltılmış 70 metrekarelik mekanda yer alan bir formasyon ve dolum ünitesi – burada her dakikada bir hücre üretilebiliyor. 240 tempere edilebilir siklizasyon noktası ve 1920 depolama birimi mevcut.

KURU ODANIN ÇALIŞMA BİÇİMİ

Bir lityum iyon hücresinin montajı kesinlikle kuru ortamda gerçekleşmelidir. Havada, en düşük oranda bile olsa, nem bulunmamalıdır, aksi taktirde hücrelerde hatalar oluşabilir. Bu nedenle komponentler montajdan önce kurutulur ve mutlak derecede kuru havalı bir ortamda birleştirilip havadan izole edilerek ambalajlanır.

Bunun için özel, kuru odalar geliştirilmiştir. Buradaki hava özel kurutma üniteleriyle kurutulmaktadır. Kuru odanın kalitesi havanın yoğuşma noktası ile belirlenir. Pil üretiminde -40 °C ile -65 °C aralığı tipiktir.