Charged EVs | How PSA tapes optimize battery production
Gesponsert von Avery Dennison Performance Tapes.
Bänder können komplexe Prozesse vereinfachen, die Robotermontage unterstützen, Ausschuss reduzieren und vieles mehr..
Von Max VanRaaphorst
Weltweit sind mittlerweile mehr als 60 Millionen Elektrofahrzeuge unterwegs. Eine Zahl, die noch vor wenigen Jahren unvorstellbar gewesen wäre. Dies verdeutlicht, inwieweit die OEMs von Elektrofahrzeugen über den bloßen Nachweis der Machbarkeit hinausgegangen sind und diese nun beweisen müssen. Herstellbarkeit — die Fähigkeit, schnell zu skalieren und gleichzeitig Qualität, Sicherheit und Gewinn zu maximieren.
Gleiches gilt für Batterien in Elektrofahrzeugen und Elektromobilität. Da sich die Technologie ständig weiterentwickelt, führt der Weg zur Kommerzialisierung nun über die Fertigung. Gewinner werden diejenigen Lieferanten sein, die in der Lage sind, ihre Produktionsprozesse zu optimieren, sie effizient zu automatisieren und hohe Qualität zu niedrigen Kosten zu produzieren.
Dieser Weg mag einschüchternd wirken. Aber da Sind verfügbare Strategien, die zu einer besseren Qualität und einem besseren Durchsatz führen können. Eine dieser Strategien ist die Materialauswahl, insbesondere Haftklebebänder (PSA).
Was bieten Haftklebebänder für das Batteriedesign?
PSA-Klebebänder sind eine ausgereifte, hochentwickelte und vielfältige Technologie, die in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt wird, darunter in der Automobil- und Transportbranche. Abhängig von seiner Konfiguration kann ein Klebeband über einen oder zwei Klebstoffe verfügen, die sich bei leichtem Druck mit einem Substrat verbinden, über eine Oberschicht, die Dimensionsstabilität und andere Eigenschaften bietet, sowie über eine Schutzfolie, die den Klebstoff bis zum Auftragen schützt.
Diese vielseitigen Bänder passen problemlos in enge Räume und tragen gleichzeitig dazu bei, die Gesamtmasse einer Tasche zu begrenzen. Sie bieten eine saubere, wiederholbare Anwendung und sind im Allgemeinen mit automatisierten Produktionsprozessen kompatibel.
Aus fertigungstechnischer Sicht können diese Vorteile PSA-Klebebänder zu einer verbesserten Alternative zu flüssigen Klebstoffen machen, die eine Aushärtungszeit erfordern und Variationen in ihrer Anwendung aufweisen; und mechanische Verbindungselemente, die die Anzahl und Masse der Teile erhöhen.
PSA-Klebebänder können auch individuell angepasst werden, um über die einfache Verklebung hinausgehende Eigenschaften zu bieten. Einige Beispiele: Elektrisch isolierende Gesichtsfolien können den dielektrischen Schutz eines Systems verbessern.
Strategie. Bänder in Kombination mit flammhemmenden Materialien wie Glimmer können den Wärmeschutz verbessern. Auf dicke Schaumstoffflächen laminierte Bänder können bei empfindlichen Bauteilen Stöße absorbieren.
PSA-Klebebänder als Designlösung für die Herstellbarkeit
Wichtig ist, dass PSA-Klebebänder nicht nur für den Endgebrauch, sondern auch an spezifische Herausforderungen im Herstellungsprozess selbst angepasst werden können. Das ist die Essenz von DFM.
Tatsache ist, dass die Batterieherstellung auf vielen Ebenen sehr komplex ist. Die Herstellung von Zellen, Modulen und Packs erfordert unterschiedliche Substrate, enge Toleranzen und Schichtaufbauten sowie Anforderungen an das elektrische und thermische Management. Unnötige Produktionsschritte und Schäden an empfindlichen Batteriekomponenten sind Probleme und können bei Herstellern, die herkömmliche Verbindungs- und Montagemethoden verwenden, häufig auftreten.
Wie PSA-Bänder Probleme lösen und die Batterieproduktion optimieren
Geben Sie PSA-Bänder ein. Hier sind einige Möglichkeiten, wie diese DFM-Lösung zur Optimierung der Batterieproduktion beitragen kann.
PSA-Bänder reduzieren Prozessschritte, Kosten und Komplexität der Produktionslinie
Durch die Verwendung von PSA-Bändern entfallen einige der zeitaufwändigen und zeitraubenden Schritte, die mit herkömmlichen Klebe- und Befestigungsmethoden verbunden sind. Wie bereits erwähnt, benötigen die Streifen keine Aushärtezeit. Nach dem Kleben kann ein mit Klebeband versehenes Teil sofort in den nächsten Schritt im Produktionsprozess übergehen. Dies spart Zeit und macht Geräte wie Härtungsöfen überflüssig, was die Verwaltung der Investitionsausgaben erleichtert.
Avery Dennison Volt Tough der nächsten GenerationTM Stretch ist ein gutes Beispiel für diese Vorteile.
Bei dem Produkt handelt es sich um eine dielektrische Isolierlösung auf PSA-Bandbasis, die für die Haftung auf flachen Metallzuschnitten ausgelegt ist. Diese Rohlinge können dann in die für die Gestaltung der Batteriekomponente erforderlichen Formen geschnitten und gestanzt werden. Die in das Band eingebaute „Dehnbarkeit“ verhindert, dass die dielektrische Barriere während dieser Prozesse reißt oder bricht.
Herkömmliche dielektrische Strategien wie die Pulverbeschichtung können die Komplexität und Kosten eines Produktionsprozesses erhöhen, unabhängig davon, ob er intern oder ausgelagert erfolgt. Als PSA-Band kann Volt Tough Stretch der nächsten Generation einfacher inline, manuell oder robotergesteuert, aufgetragen werden, um Einfachheit und Kosteneinsparungen zu ermöglichen.
PSA-Bänder unterstützen Automatisierungs- und Roboteranwendungen
Durch den Einsatz von auf ihre Anwendung und Automatisierungsmethoden zugeschnittenen Bandkonstruktionen können E-Mobilitätshersteller effektive und effiziente automatisierte Prozesse gestalten. PSA-Streifen unterstützen mehrere Automatisierungsstrategien, einschließlich Pick-and-Place-Schnittteile, einmaliges Entfernen und Auftragen der Beschichtung sowie breite Streifenlaminierung für große Komponenten wie Kühlplatten.
Da die Verklebung des PSA-Bandes unmittelbar nach dem Kontakt mit einem Substrat erfolgt, ist es weniger wahrscheinlich, dass sich Komponenten während des Transfers zwischen Stationen verschieben. Dies ist besonders wichtig für geschichtete Batteriebaugruppen, bei denen eine schlechte Ausrichtung zu Problemen mit dem elektrischen Abstand, ungleichmäßigen thermischen Schnittstellen und Ausfällen nachgeschalteter Baugruppen führen kann.
Die Dimensionsstabilität ist ein weiterer Vorteil roboterverarbeitbarer Haftklebebänder. Filmbasierte Medien wie PET widerstehen der Dehnung während der Roboterhandhabung und -platzierung und verbessern so die Positionierungsgenauigkeit bei hohen Anwendungsgeschwindigkeiten. Wenn Baugruppen eine Anpassung an Kanten oder unebene Oberflächen erfordern, können Vlies- oder Schaumstoffträger verwendet werden, um Flexibilität und Kompatibilität mit der Automatisierung in Einklang zu bringen.
Für Batteriehersteller, deren Schwerpunkt auf der Größenordnung liegt, können PSA-Bänder für Roboteranwendungen dazu beitragen, Produktionslinien zu stabilisieren, die Ausbeute zu verbessern und die Gesamteffizienz der Anlagen zu steigern.
PSA-Klebebänder helfen dabei, Ausschussraten zu verwalten und die Qualität zu fördern
Viele Batteriematerialien sind empfindlich und schwer zu handhaben, wodurch sie bei der Hochgeschwindigkeitsmontage besonders anfällig für Beschädigungen sind. PSA-Bänder können individuell angepasst werden, um Batterieherstellern dabei zu helfen, den Beitrag dieser Materialien zu den Abfall- und Ausschussraten zu begrenzen.
Eine häufige Herausforderung besteht beim Entfernen der Beschichtung. Materialien wie Glimmer oder Keramikpapier können bei übermäßiger Belastung und Krafteinwirkung reißen, delaminieren oder brechen.
PSA-Klebebandkonstruktionen, die Liner mit kontrollierter Freisetzung mit richtig ausgewogenen Klebstoffsystemen kombinieren, reduzieren die mechanische Belastung, die auf diese Materialien während der automatischen oder halbautomatischen Entfernung ausgeübt wird. Dies führt dazu, dass weniger beschädigte Teile in nachgelagerte Prozesse gelangen.
Hersteller wie Avery Dennison können die Trennfestigkeit einer Beschichtung durch Ansätze wie die Steuerung der Trennformel (niedrig, mittel oder hoch) und/oder der Beschichtung von Klebstoffbereichen feinabstimmen.
Darüber hinaus können die Bänder so konzipiert werden, dass sie mit Bildverarbeitungssystemen kompatibel sind, um Inline-Qualitätsprüfungen zu unterstützen. Bedruckte Träger oder pigmentierte Klebstoffsysteme ermöglichen es automatisierten Geräten, das Vorhandensein und die Platzierung von Teilen zu überprüfen, bevor die Montage weiter unten in der Produktionslinie erfolgt. Durch die frühzeitige Erkennung von Mängeln können fehlerhafte Teile entfernt werden, bevor Wertschöpfung entsteht, wodurch die Gesamtausschusskosten gesenkt werden.
Im Großen und Ganzen verstärken sich diese inkrementellen Verbesserungen. Durch die Reduzierung von Handhabungsschäden, Fehlausrichtungen und Spätdefekten tragen PSA-Bänder, die für die Batterieherstellung optimiert sind, dazu bei, die Gesamtausbeute zu verbessern und gleichzeitig die Herstellungskosten zu senken.
Entwicklung von DFM-Lösungen auf Basis von PSA-Bändern für Ihre Produktionslinie
Ein logischer erster Schritt bei der Entwicklung von PSA-Bandlösungen für Ihre Fertigungsanforderungen besteht darin, Mitarbeiter zu suchen, die Ihnen Fachwissen und Fähigkeiten einbringen können, über die Sie möglicherweise nicht intern verfügen. Die Branche wird von einer Vielzahl von Haftklebebandherstellern bedient, die diese Rolle übernehmen können.
Einige Fragen, die Sie bei der Überprüfung von Klebebandherstellern berücksichtigen sollten:
- Verfügt der Hersteller über Erfahrung und Anwendungskompetenz in der Batterieindustrie?
- Verfügt der Hersteller über die Forschungs- und Entwicklungskapazitäten, um die von mir benötigten Lösungen zu entwickeln?
- Hat der Hersteller das kommerzielle Interesse, maßgeschneiderte Lösungen zu entwickeln? (Nicht jeder tut es.)
- Hat der Hersteller Zugriff auf ein Netzwerk weiterer Unternehmen, etwa Bandverarbeiter und Hersteller von Funktionsmaterialien, die für meinen Erfolg entscheidend sein können?
- Bietet der Bandhersteller fortlaufenden Support?
Idealerweise beginnt diese Beziehung bereits in der Designphase Ihres Produkts. Dies gibt dem Riemenhersteller den größtmöglichen Spielraum, um auf Ihren Herstellungsprozess zugeschnittene Lösungen zu entwickeln.
Mein Unternehmen, Avery Dennison, arbeitet mit OEMs und Zulieferern zusammen, um auf PSA-Klebeband basierende Lösungen an spezifische Zell-, Modul- und Packungsdesigns anzupassen. Wir bieten eine breite Palette von PSA-Klebebandlösungen für die Batterieindustrie der Elektromobilität und unser Portfolio wird durch umfangreiche Forschungs- und Entwicklungskapazitäten gestützt.
Über den Autor
Max VanRaaphorst ist Marktführer für Energiespeicher bei der Avery Dennison Materials Group North America. Mit einem Jahrzehnt technischer, Vertriebs- und Marketingerfahrung im Bereich Klebstoffe und Bänder ist Max bestrebt, OEMs und Zulieferer bei der Bewältigung von Design-, Fertigungs- und Leistungsherausforderungen im sich schnell entwickelnden Energiespeichersegment zu unterstützen.
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