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Montage per Augmented Reality © Profactor
Montage per Augmented Reality © Profactor

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Hochflexible Produktionslinie für Brennstoffzellen für Flurförderzeuge entwickelt

11.11.2019

Flurförderzeuge mit Brennstoffzellen sind neben batteriebetriebenen Flurförderzeugen ein Zukunftsthema für die Mobilität in der Logistikbranche. Die Bereitstellung von Energie für den Antrieb basiert auf dem Energieträger Wasserstoff. Die Produktion der Brennstoffzellensysteme verlangt äußerste Präzision und hohe Sicherheitsstandards. Brennstoffzellensysteme werden fast ausschließlich mithilfe manueller Fertigungsverfahren hergestellt das sich negativ auf die Herstellkosten auswirkt. Im internationalen Forschungsprojekt INLINE entwickelten Projektkoordinator PROFACTOR mit vier Partnern - darunter das Industrieunternehmen Fronius, ElringKlinger und OMB - das Design für eine Produktionslinie, in der Brennstoffzellensysteme semiautomatisch gefertigt werden können. Das Design der Fertigungslinie umfasst neben Assistenzsystemen bei der Montage und Überwachung dieser, auch eine vollautomatische Endprüfung, welche für eine Steigerung der Effizienz in der Herstellung wesentlich beitragen.

Das dreijährige EU-Forschungsprojekt läuft noch bis Jänner 2020, die zur Projekthälfte durchgeführte Evaluierung durch den Fördergeber verlief positiv und das Projekt kann laut Projektplan weitergeführt werden. PROFACTOR koordiniert das Projekt, einer der Industriepartner ist die Fronius International GmbH. Das Unternehmen entwickelt Lösungen um mit Hilfe von Wasserstoff erneuerbare Energieüberschüsse zu speichern und damit die Sektoren Strom, Wärme und Mobilität zu koppeln und zu dekarbonisieren. Daher steht die Anwendung von Elektrolyse und Brennstoffzellen im stationären und mobilen Bereich im Fokus, wobei SOLH2UB als dezentraler Knotenpunkt für Sonnenenergie dient. "Wir haben die bestehenden Produktionsprozesse mit dem Forschungspartner KIT analysiert und daraus Simulationsmodelle für eine effizientere Montagelinie entwickelt, welche die Taktzeiten reduzieren und gleichzeitig die Qualität in der Montage erhöhen können" sagt Mathias Griesbaum, Projektleiter für das Projekt INLINE bei Fronius.

Ein Endoskop inspiziert Querbohrungen, die für die Dichtheit relevant sind

PROFACTOR entwickelte für den Durchflussregler im Tankventil, der die Zufuhr von Wasserstoff zum Brennstoffzellenstack regelt, ein automatisches Inspektionsmodul. Es basiert auf einer endoskopischen Kamera, die in kleinsten Querbohrungen des Bauteils allfällige und sicherheitsrelevante Grate oder andere Schäden innerhalb weniger Sekunden detektiert, die mit freiem Auge nicht zu erkennen sind. Die vom Projektpartner OMB Saleri S.p.A. gefertigten Bauteile sind wesentlicher Bestandteil im Sicherheitssystem des Brennstoffzellensystems und bedürfen einer zuverlässigen Endkontrolle. Die Grundlagen für diese Endoskop-Inspektion hat PROFACTOR unter anderem bei der Kontrolle von Bohrlöchern in den Tragflächen von Verkehrsflugzeugen entwickelt.

Komponenten und Prozesse werden optimiert

Abgesehen von den Komponenten zur Qualitätsprüfung werden in diesem Projekt Sensoriken entwickelt, mit welchen die Montageprozesse einzelner Baugruppen des Brennstoffzellensystems kontrolliert werden. Eine "Smart Camera" beobachtet den Fertigungsmitarbeiter bei der Montage der hochempfindlichen Batteriemodule. Es entdeckt Fehler bei der Montage und warnt den Fertigungsmitarbeiter rechtzeitig bevor ein Schaden entstehen kann.

Intelligente Assistenzsysteme unterstützen die Fertigungsmitarbeiter

Ein weiteres von PROFACTOR entwickeltes Modul assistiert den Fertigungsmitarbeiter bei der Montage der elektronischen Komponenten. Dabei werden dem Fertigungsmitarbeiter mittels Projektionen die optimalen Montageschritte angezeigt. Dieses Modul verhindert Montagefehler und verkürzt zeitintensive Einschulungs- und Einarbeitungszeiten wesentlich. Dem Fertigungsmitarbeiter assistiert zudem ein kollaborativer Roboter: Er ermöglicht, dass Maschine und Mensch gleichzeitig am selben Fertigungsteil gemeinsam arbeiten.

Intelligente Prüfung verkürzt Endkontrolle um die Hälfte

Die Endkontrolle des Brennstoffzellensystems nimmt einen Großteil der gesamten Produktionszeit des Brennstoffzellensystems in Anspruch. Die Prüfzeit konnte durch eine Teilautomatisierung beim Hersteller Fronius bereits um die Hälfte verkürzt werden. PROFACTOR setzt dabei Machine Learning Methoden ein, die im Lauf des Projekts noch weiterentwickelt werden. Dabei wird der Fokus daraufgelegt, das Prüfsystem immer intelligenter und damit effizienter und exakter werden zu lassen.

Ergebnisse sind ein Quantensprung für Hightech-Fertigung

Christian Eitzinger, Teamleiter Machine Vision betont die Wirtschaftlichkeit, die in der verbliebenen Laufzeit des Projekts nochmals gesteigert werden: "Das Projekt setzt sich im letzten Jahr das Ziel, die Zykluszeit für die Produktion des gesamten Brennstoffzellen-Systems um 80% zu reduzieren. Das ist für diese hochtechnologischen Produkte ein Quantensprung."

Rückfragen

Dr. Christian Eitzinger
Head of Machine Vision
+43 7252 885 250 
christian.eitzinger@profactor.at

Projektname:

An innovative Design of a Flexible, Scalable, High Quality Production Line for PEMFC Manufacturing

Förderung:

H2020-JTI-FCH-2016-1

The project leading to this application has received funding from the Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking under grant agreement No 735367. This Joint Undertaking receives support from the European

Union's Horizon 2020 research and innovation program and Hydrogen Europe and N.ERGHY.

Laufzeit:

01.02.2017 - 31.01.2020

Webseite:

www.inline-project.eu

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