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Mit Wärmebildgebung die Produktionslinien schützen

Kampf dem Batteriebrand

Traktionsbatterien werden typischerweise mit einem geringen Ladezustand transportiert, da eine vollständig entladene Batterie sowohl für den Hersteller als auch für den Verbraucher Probleme mit sich bringt, die zu Bränden führen können. Für eine sichere Produktion ist also die Temperatur im Inneren einer Batterie zu messen: eine knifflige Aufgabe. Ein Überwachungssystem von Sick auf Basis der Wärmebildkamera A70 von Flir ermöglicht mit seinen Infrarotbildern im Gegensatz zur Laserthermografie einen deutlichen Einblick auf jedes Batterieelement.
 Mit ihrer IR-Auflösung von 640 x 480 Pixeln und vielseitigen Konfigurationsmöglichkeiten liefert die Kamera A70 von Teledyne Flir detaillierte Wärmebilder, die für kritische Entscheidungen und Analysen nötig sind.
Mit ihrer IR-Auflösung von 640 x 480 Pixeln und vielseitigen Konfigurationsmöglichkeiten liefert die Kamera A70 von Teledyne Flir detaillierte Wärmebilder, die für kritische Entscheidungen und Analysen nötig sind. Bild: Teledyne Flir

Sick hat bereits erfolgreich ein System entwickelt, das heiße Stellen und potenzielle Brände auf Fähren und in für die Verkehrsinfrastruktur wichtigen Tunneln, wie dem 16km langen Gotthard-Straßentunnel in der Schweiz, detektiert. Davon hörte auch ein deutscher Automobilhersteller und wand sich an den Sensoranbieter, um mit einem ähnlichen Konzept potenzielle Probleme in Batterien für Elektrofahrzeuge an einer neuen Montagelinie zu erkennen. In nur drei Monaten sollte dabei ein System zur Erkennung des thermischen Versagens bei der Batterieproduktion entwickelt, getestet und implementiert werden – ein Vorgang, der nach eigenen Angaben normalerweise mehr als ein Jahr bis zur Fertigstellung dauern würde.

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BUBild: Teledyne FLIR

Thermisches Versagen vermeiden

Das maßgeschneiderte System soll jede Batterie genau auf thermisches Versagen testen und die Daten anschließend exportieren und an einen Server übertragen, was den Analysten ermöglicht bei Anomalien einen Querverweis zu ziehen und Probleme rechtzeitig zu erkennen. Um die für die Aufgabe am besten geeignete Wärmebildtechnologie zu erhalten, wand sich Sick an Teledyne Flir. Nach sorgfältiger Abwägung der Größe der zu erfassenden Hotspots entschied man sich gemeinsam für den Bau eines Erkennungssystems. Das Area Hotspot Detection System AHD misst kontinuierlich und vollautomatisch mithilfe der Wärmebildkamera A470 die Temperatur von Oberflächen z. B. auf Batterien, Silowänden oder Rohrleitungen. Dabei lassen sich mehrere Überwachungsbereiche mit unterschiedlichen Temperaturgrenzwerten definieren. Bei Überschreitung des definierten Schwellenwerts wird ein Alarm an das übergeordnete System gesendet, was eine frühzeitige Reaktion auf die Brandgefahr ermöglicht.

Vollständiger Überblick über Defekte Lukas Wallimann, Produkt- und Projektmanager bei Sick, erklärt, warum das System für Anwendungen in der Automobilfertigung von entscheidender Bedeutung ist: „Die Gefahr ist hier nicht nur eine isolierte Batterie, sondern die gesamte Einrichtung. Schon ein einziges fehlerhaftes Gerät kann sehr teure Autos irreparabel beschädigen und zu einem Totalschaden führen, bevor es überhaupt das Fließband verlassen hat. Noch schlimmer ist, dass wertvolle Maschinen im Wert von Millionen von Euro in einer Fabrik stillstehen, wenn ein Brand die Produktion unterbricht. Dies könnte nicht nur die Produktionslinie und das gesamte Werk schädigen, sondern auch Tausende von Euro für jede Stunde kosten, die das Werk außer Betrieb ist.“

Um die Produktion und Implementierung von EF-Batterien so sicher wie möglich zu machen, geht AHD über andere Prüfverfahren hinaus, um jede Einheit in der Produktionslinie genau zu überprüfen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Inspektionen wie der Laserthermografie, die die Temperatur der Batteriekomponenten nur einzeln isolieren und messen kann, stellt die A70 sicher, dass das AHD mit Hilfe von Infrarotbildern einen klaren Blick auf jedes Element jeder Batterie hat. Es werden alle Bereiche mit erhöhten Wärmewerten angezeigt, wenn Batterien in Echtzeit unter der Wärmebildkamera vorbeigeführt werden. Das System warnt das Personal vor potenziellen Problemen und stellt sicher, dass Einheiten, die über dem akzeptierten Temperaturschwellenwert liegen, schnell vom Band genommen und neutralisiert werden, bevor diese physische Schäden oder Rufschädigungen verursachen können.

Einfache Integration

Trotz der kurzen Zeit ist es Sick gelungen ein vielseitiges Sensorsystem auf Basis der Wärmebildkamera A70 zu schaffen, das in eine Vielzahl von Systemen integriert werden kann. „Die Kamera ist robust konstruiert und somit gut für den Einsatz in einer industriellen Umgebung wie der Automobilherstellung geeignet. Der Sensor ist einfach und intuitiv zu bedienen“, fügt Wallimann hinzu. Die Kommunikation und der Datenaustausch erfolgen beim AHD über Profinet. Es kann auch über die TCP/IP-Schnittstelle in ein übergeordnetes System oder in ein älteres System integriert werden. Das System ermöglicht dem Bediener den Informationszugriff in Echtzeit, sodass er auf der Grundlage der Situation schnell datengesteuerte Entscheidungen treffen kann.

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