CASE STUDY

Eine Linie, viele Batterien: Wie Ionetic und Rockwell Automation die Elektrifizierung erleichtern

Die weltweit führenden Automobilhersteller produzieren jedes Jahr Millionen von Fahrzeugen und nutzen die Fähigkeiten von Tier-1-Zulieferern, um maßgeschneiderte EV-Batteriepackungen im eigenen Haus und in großem Maßstab zu entwickeln, was die Stückkosten senkt. Im Gegensatz dazu stehen Tausende von Nischenherstellern – diejenigen, die weniger als 10000 Fahrzeuge pro Jahr produzieren – vor einer anderen Herausforderung. Mit einer geringeren Empfindlichkeit gegenüber Stückkosten, aber begrenztem budget, verlassen sich viele auf standardmäßige Batteriepackungen, die ihre Verpackungsanforderungen nicht vollständig erfüllen. Jetzt gibt es eine dritte Option.

Ionetic ist ein Software-beschleunigter End-to-End-Batteriepackungsentwickler, der sich der Revolutionierung der Markteinführung von Batteriepackungen verschrieben hat.

Herausforderung

Nischen- und Kleinserien-OEMs, die weniger als 10000 Fahrzeuge pro Jahr produzieren, haben Schwierigkeiten, Batteriepackungen zu erhalten, die auf ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind.
Standardmäßige Batteriepackungen gehen oft auf Kosten von Verpackung, Leistung oder Integration und schränken die Flexibilität des Wagendesigns ein.
Maßgeschneiderte Batteriepackungen von Tier-1-Zulieferern erfordern hohe Stückzahlen und erhebliche Investitionen, was sie für kleinere OEMs unzugänglich macht.
Traditionelle Batteriefertigungsstraßen sind kostspielig, starr und langsam anzupassen, was die Produktion in Kleinserien erschwert.

Lösung

Ionetic ging eine Partnerschaft mit Rockwell Automation ein, um Arc Fab zu entwickeln, ein flexibles Fertigungssystem, das in der Lage ist, mehrere kundenspezifische Batteriepackung-Designs auf einer einzigen Fertigungsstraße zu produzieren.
Die Emulate3D™ Digital Twin-Technologie ermöglichte die virtuelle Inbetriebnahme und Prozessvalidierung, wodurch die Einrichtungszeiten verkürzt und das Risiko in der Produktion reduziert wurde.
Plex Smart Manufacturing Plattform automatisierte die Produktionsverfolgung, optimierte Workflows und verbesserte die Echtzeittransparenz im gesamten Betrieb.
iTRAK® Intelligent Track Systems führten eine flexible Achssteuerung ein, die eine schnelle Neukonfiguration für verschiedene Batteriepackung-Designs ermöglichte.
FactoryTalk® DataMosaix™ lieferte Echtzeitdaten, einschließlich Energieverbrauchskartierung, um die Produktionseffizienz und Nachhaltigkeit zu optimieren.

Ergebnis

Rüstzeiten um bis zu zwei Drittel verkürzt durch virtuelle Inbetriebnahme und Prozesssimulation.
Markteinführungszeit um bis zu 25 % verkürzt, was eine schnellere Lieferung kundenspezifischer Batteriepackungen an OEMs ermöglicht.
Investitionsausgaben um das 5-fache pro GWh reduziert, wodurch Fertigungskapazitäten für Hersteller mit geringem Volumen zugänglicher werden.
Produktionsflexibilität freigesetzt, mit der Möglichkeit, verschiedene Batteriepackungskonfigurationen auf derselben Linie herzustellen.
Energieeffizienz verbessert, wobei datengestützte Erkenntnisse Produktionsineffizienzen vor Beginn der Fertigung identifizieren und beseitigen.

Eine Fertigungsstraße, viele Batterien.

Stellen Sie sich eine Fertigungsstraße vor, die so vielseitig ist wie ein hochqualifizierter Schneider, der maßgeschneiderte Anzüge genau nach den Bedürfnissen des Kunden anfertigt. Stellen Sie sich jedoch vor, der Schneider könnte einen maßgeschneiderten Anzug in wenigen Stunden anfertigen, nicht in Tagen, und zu einem Preis, der mit dem eines Einzelhändlers vergleichbar ist. Auch wenn dies vielleicht eine etwas weit hergeholte Metapher ist, so ist dies doch die Essenz der Partnerschaft zwischen Ionetic und Rockwell Automation. Gemeinsam wenden die beiden Unternehmen diese Philosophie erfolgreich an, um der Welt der Elektrofahrzeuge und ihrer Batterien völlig neue Lösungen zu bieten.

Herausforderung

Bislang hatten Nischen- und Kleinserien-OEMs nur eine begrenzte Auswahl an EV-Batterielösungen. Standardisierte, standardmäßige Batteriepackungen bieten zwar Zuverlässigkeit, können aber die für einzigartige Wagendesigns erforderliche Flexibilität vermissen lassen. Andererseits erfordern vollständig maßgeschneiderte Batterieprogramme von Tier-1-Engineering-Diensten erhebliche Volumina und Investitionen, was ihre Vorteile für viele innovative OEMs unerreichbar macht. Das bedeutet, dass kleinere Hersteller einen langsameren Weg zur Elektrifizierung erlebt haben, während größere OEMs mit maßgeschneiderten Lösungen, die auf ihre Größe zugeschnitten sind, Fortschritte gemacht haben.

Durch die Nutzung der modernen Digital Twin-Technologie von Rockwell und der KI-unterstützten, softwarebeschleunigten Systeme von Ionetic durchbrechen wir endlich diesen Kreislauf und liefern branchenverändernde, maßgeschneiderte Batteriepackungen, die die Anforderungen an Leistung, Kosten und Markteinführungszeit einer Vielzahl moderner OEMs erfüllen.

Warum die Partnerschaft besteht: Lösung systemischer Herausforderungen

Es besteht kein Zweifel daran, dass die Elektrifizierung die Zukunft ist. Trotz der weit verbreiteten Berichte über den Rückgang der Elektrofahrzeugverkäufe in Europa,ist der langfristige Trend nachhaltiges Wachstum. Trotz des Wachstums bei den Gigafactories bleiben die Kosten für Batteriepackungen eine Herausforderung,und machen bis zu 40 % der Gesamtkosten eines EV aus..

Bei Fahrzeugplattformen mit hohen Stückzahlen, die Hunderttausende oder sogar Millionen von Einheiten produzieren, kann dieses Kostenverhältnis im Laufe der Zeit ausgeglichen werden. Doch die Einstiegshürde für kleinere und Nischenhersteller ist erheblich höher – manchmal sogar unmöglich.

Während die Elektrifizierung der Schlüssel zur Erreichung von Netto-Null-Emissionen ist, haben viele kleinere OEMs Schwierigkeiten, die richtigen Batteriepackungen zu finden. Da herkömmliche Fertigungsmethoden auf die Massenproduktion ausgelegt sind, fällt es Nischenherstellern schwer, Batteriepackungen zu finden, die ihren spezifischen Anforderungen entsprechen. Um diese Lücke zu schließen, ist ein flexibler und effizienter Ansatz erforderlich, der Innovationen ermöglicht, ohne die Barrieren herkömmlicher Entwicklungsmodelle.

Systemische Herausforderungen:

Starre Fertigungsmodelle

Traditionelle Fertigungsstraßen sind zeitaufwändig und teuer in der Errichtung und eignen sich nicht für die Agilität, die OEMs mit geringen Stückzahlen benötigen. Sie erfordern erhebliche Vorabinvestitionen (manchmal in zweistelliger Millionenhöhe) und sind für die Produktion eines einzigen Batteriepackungs-Designs ausgelegt, sodass der OEM die Designs nicht anpassen kann, wenn sich die Batterietechnologie weiterentwickelt oder sich die Wagendesigns ändern.

Beeinträchtigte Leistung

Standardmäßige Batteriepackungen erfüllen oft nicht die kritischen Leistungs- oder Verpackungsanforderungen, was zu Ineffizienzen bei Gewicht, Größe und Energie führt. Sie behindern auch die Ambitionen jedes Herstellers, ein wirklich einzigartiges Wagendesign zu schaffen. Ein Großteil des Wagendesigns und der Leistung ist integriert und buchstäblich um die Batterie herum gebaut.

Die Anpassung eines Wagendesigns an eine „standardmäßige“ Batteriepackung trägt wenig zur ästhetischen Attraktivität eines Fahrzeugs oder zur Verpackung seiner verschiedenen Chassis-Systeme bei und kann zu einer Flut von Gleichförmigkeit mit identischen Designs führen – was einige sogar dazu veranlasst, EVs als bloße Geräte zu bezeichnen. Der einzige Weg, um sicherzustellen, dass die DNA einer Marke beim Übergang zu EVs aufgebaut und erhalten wird, besteht darin, Fahrzeuge und Batteriepackungen gemeinsam zu entwickeln.

Untragbare Kosten und Zeitpläne

Die Entwicklung maßgeschneiderter Batteriepackungen mit Tier-1-Lieferanten kann mehr als vier Jahre dauern und über USD 30.000.000,00 kosten – eine unüberwindbare Hürde für die meisten Nischen-OEMs. Selbst wenn das budget vorhanden ist, können Verzögerungen des Projekts aus den unterschiedlichsten Gründen, sei es intern oder marktbedingt, die ohnehin schon knappen Gewinnspannen schnell schmälern – ein Problem, das sich angesichts der rasanten Verbesserung der Batteriezellenleistung von Jahr zu Jahr nur verschärfen kann.

Lösung

Intelligenter, schneller, skalierbarer

Die Entwicklung maßgeschneiderter Batteriepackungen für Elektrofahrzeuge ist nur ein Teil des Puzzles. Die großtechnische, wirtschaftliche und effiziente Herstellung war schon immer die eigentliche Herausforderung. Da herkömmliche Entwicklungsprozesse nicht mit der Nachfrage Schritt halten können, ist ein völlig neuer Ansatz für Nischen- und Kleinserienhersteller von Elektrofahrzeugen erforderlich, die Anwendungen von Supersportwagen bis hin zu Bussen, Lastwagen oder sogar Booten abdecken. Ionetic hat in den letzten drei Jahren versucht, dieses Problem zu lösen, und ist durch einen völlig neuen Ansatz in Zusammenarbeit mit Rockwell zuversichtlich, den Durchbruch geschafft zu haben.

Ionetic und Rockwell Automation haben sich zusammengeschlossen, um ihre Stärken in den Bereichen Software, Hardware und flexible Fertigungstechnologien mit fortschrittlicher Automatisierung zu kombinieren. Die Arc-Plattform von Ionetic integriert KI-gesteuertes Design, schnelle virtuelle Validierung und softwaregestützte Optimierung, wodurch Entwicklungszeit und -kosten drastisch gesenkt werden. Doch ohne flexible Produktion können selbst die besten Designs ins Stocken geraten. Hier kommt Arc Fab, das anpassungsfähige Fertigungssystem, ins Spiel.

Angetrieben durch die Automatisierungs- und Digital Twin-Technologie von Rockwell ermöglicht Arc Fab die Herstellung mehrerer kundenspezifischer Batteriepackungen auf einer einzigen Fertigungsstraße, wodurch die Inbetriebnahmezeit um bis zu zwei Drittel verkürzt und die Markteinführungszeit für OEMs erheblich reduziert wird. Mit intelligenten Fabriktechnologien wie der Emulate3D™ Dynamic Digital Twin-Software, der Plex Smart Manufacturing Plattform und der unabhängigen Förderwagen-Technologie schafft es einen neuen Standard für die Herstellung von Batteriepackungen: schnell, wirtschaftlich und skalierbar für Nischen- und Kleinserien-OEMs.

Ergebnis

Skalierbare Flexibilität

Durch die Integration von Rockwell’s iTRAK® Intelligent Track Systems erreicht eine einzelne Fertigungsstraße eine verbesserte Flexibilität, die die Produktion mehrerer Batteriepackung-Designs für mehrere Kunden ermöglicht. Diese moderne Achssteuerungstechnologie ermöglicht schnelle Umrüstungen und eine effiziente Handhabung verschiedener Konfigurationen, die auf die individuellen OEM-Anforderungen zugeschnitten sind.

Kürzere Zeitpläne, geringere Kosten

Schnellere Inbetriebnahme, geringere Entwicklungskosten und ein optimierter Fertigungsprozess verschaffen OEMs einen Wettbewerbsvorteil.

Erzielte Fortschritte und Innovationsnachweis

Die Partnerschaft liefert bereits branchenführende Ergebnisse und transformiert die Batteriepackung-Produktion in drei entscheidenden Bereichen: Flexibilität, Effizienz und Betrieb.

1. Flexibilität mit Emulate3D™-Technologie

Rockwell’s Emulate3D™ dynamische Digital-Twin-Software ermöglicht es Ionetic, Produktionsstraßen virtuell zu simulieren und zu optimieren, um maßgeschneiderte Batteriepackungen ohne kostspielige neue Werkzeuginvestitionen zu erstellen. Dies ermöglicht die entscheidende kundenspezifische Anpassung im großen Maßstab, die Kunden benötigen, um wettbewerbsfähig zu bleiben, wenn die Markteinführungszeit wichtiger ist denn je. Emulate3D Software geht einen Schritt weiter als ein eigenständiger Digital Twin und verwendet denselben Code wie die physische Fertigungsstraße, wodurch sichergestellt wird, dass in der virtuellen Welt validierte Prozesse auch in der Realität konsistent funktionieren. Dies ermöglicht eine nahtlose Prozessvalidierung vor Beginn der Produktion.

2. Kosten- und Zeiteffizienz

Virtuelle Inbetriebnahme in Arc Fab, unterstützt durch die Emulate3D Digital-Twin-Software von Rockwell Automation, reduziert die Zeit für die Einrichtung von Fertigungsstraßen um bis zu zwei Drittel, was zu einer schnelleren Inbetriebnahme neuer Designs führt. Durch die Integration der Plex Smart Manufacturing Plattform werden die Abläufe weiter optimiert, indem die Produktionsverfolgung automatisiert, Workflows optimiert und Echtzeittransparenz der Fertigungsleistung sichergestellt werden. Das bedeutet, dass OEM-Kunden Fahrzeuge deutlich schneller auf den Markt bringen können, was es OEMs ermöglicht, schnell zu innovieren und die wachsende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen zu bedienen.

Die durch Automatisierung und digitale Validierung freigesetzten Effizienzsteigerungen dank der Partnerschaft von Ionetic mit Rockwell Automation senken die gesamten Investitionsausgaben (CapEx), die für die Einrichtung von Fertigungskapazitäten erforderlich sind – fünfmal geringerer CapEx pro GWh – und machen sie für kleinere OEMs zugänglich.

3. Operative Exzellenz und Energieverbrauch

Simulationen in der Emulate3D dynamischen Digital-Twin-Software identifizieren Engpässe und optimieren Workflows nach Bedarf, um höheren Durchsatz und gesteigerte Produktivität zu gewährleisten. Industrielle Data Ops-Lösungen wie FactoryTalk® DataMosaix™ von Rockwell Automation, mit Anwendungen wie dem Energy Manager, kartieren den Energieverbrauch entlang der Produktionsstraße, sodass Ineffizienzen vor Produktionsbeginn behoben werden können. Dies unterstützt nachhaltige Fertigungspraktiken, senkt Betriebskosten und verbessert die Energieeffizienz in der Batteriepackung-Produktion insgesamt.

"Die Batterieherstellung ist typischerweise langsam und teuer. Durch die Kombination von Rockwell’s Automatisierung und Digital-Twin-Technologie mit den Effizienzen von Arc haben wir die Zeit und Kosten für die Einrichtung von Produktionsstraßen erheblich reduziert", sagte James Eaton, CEO und Gründer von Ionetic. "Das bedeutet, dass wir Kundenlinien schneller in Betrieb nehmen, Verzögerungen reduzieren und die Skalierung viel besser vorhersagen können. Für kleinere OEMs macht das die Produktion von kundenspezifischen Batteriepackungen zugänglicher und flexibler. Mit einer Auswahl an verschiedenen Zellformaten, Chemien und Systemspannungen können unsere Kunden ihre Elektrifizierungsstrategie schnell mit auf ihre Bedürfnisse zugeschnittenen Batteriepackungen optimieren."

"Digitale Zwillinge werden natürlich in einer Vielzahl von Branchen zur Simulation von Fertigungsprozessen eingesetzt", erklärte Åsa Arvidsson, Regional Vice President Central, East & North Region, Rockwell Automation, "aber während alle digitale Darstellungen physischer Einheiten sind, die in einer virtuellen Welt bewertet werden, sind nicht alle gleich. Viele ähneln tatsächlich eher einem Videospiel, bei dem einfach 3D-Modelle erstellt werden, um den Eindruck einer simulierten Fabrik zu erwecken. Aber mit Emulate3D erstellen wir einen echten digitalen Zwilling der Anlage und steuern die Roboter in der virtuellen Anlage mit dem tatsächlichen Code, den wir für das reale System geschrieben haben. Das gibt uns die volle Gewissheit, dass wir, wenn die Anlage installiert ist, genau wissen, wie sie funktionieren wird."

Der Weg nach vorn: Innovation skalieren

Die EV-Industrie war lange Zeit durch starre Modelle der Batterieherstellung eingeschränkt, die Innovationen behinderten. Doch das muss nicht länger so sein. Diese Partnerschaft zwischen Ionetic und Rockwell Automation stellt das auf den Kopf. Durch die Kombination von Ionetics Fachwissen in der Batterietechnologie mit den branchenführenden digitalen Tools von Rockwell beweisen sie, dass maßgeschneiderte Batteriepackungen sowohl schnell auf den Markt gebracht als auch wirtschaftlich sein können, was neue Möglichkeiten für OEMs und Investoren gleichermaßen eröffnet.

Die Ionetic-Rockwell-Partnerschaft beginnt gerade erst, das volle Potenzial der digitalen Fertigung im Bereich der EV-Batterien zu erschließen.

Für Nischen- und Kleinserien-OEMs ist der Weg zur Elektrifizierung kein Kompromiss mehr, sondern ein potenzieller Wettbewerbsvorteil. Diese Zusammenarbeit legt eine starke Grundlage für das zukünftige Wachstum von Ionetic, bietet geringeres Risiko, schnellere Zeitpläne und skalierbare Lösungen. Gemeinsam bauen Ionetic und Rockwell die Zukunft der Batterieherstellung – eine maßgeschneiderte Packung nach der anderen.

Veröffentlicht 7. April 2025

Vielleicht sind Sie auch an Folgendem interessiert