NDT for Battery and Automotive Manufacturers

Datos|x-Software wird zur Erfassung und Rekonstruktion von CT-Datenvolumen aus 3D-Systemen verwendet. Bei X|approver handelt es sich um eine auf maschinellem Lernen basierende On-Premise-Software zur automatischen Fehlererkennung (ADR) mit speziellen, lernfähigen Algorithmen zur Bewertung der Qualität von Batterien und sonstigen Komponenten. Die Software von Waygate Technologies umfasst ein vollständiges und intuitives Workflow-Management sowie eine umfassende ADR-Bibliothek, die im Hintergrund Ihrer Produktion läuft und automatische Entscheidungen trifft. Berichtfunktionen ermöglichen es, potenzielle Negativtrends auf nur einen Blick zu erkennen.  Autorisierte Bediener können die Parameter für gescannte Proben festlegen (z. B. für die extrem genaue Erkennung von Überhang) und der Algorithmus wird mit der Zeit genauer. Die äußerst konsistenten Ergebnisse der Defektanalyse können die Arbeitsbelastung für hoch qualifizierte Anwender reduzieren und Unternehmen so dabei helfen, anbieterunabhängiger zu werden. Die Software von Waygate Technologies kann zudem in der Cloud bereitgestellt werden, um zusätzliche ADR von Batterien und anderen Domänen aus durchzuführen.

Batteriestrukturen sind komplex und es gibt keinen gemeinsamen Standard für Lieferanten. Batterien werden nach der Herstellung versiegelt und sind somit wie eine Blackbox. Die wahre Integrität der inneren Struktur ist unbekannt. Um Ausschuss zu vermeiden, ist es erforderlich, sich das Innere zerstörungsfrei anzusehen und dies funktioniert am besten mit CT-Inspektionstechnologie. Unsere Phoenix-Produktreihe verschafft Originalherstellern und Lieferanten Sicherheit und hilft dabei, kostspieligen Ausschuss und Rückrufe zu reduzieren.

Mithilfe der 3D-CT-Technologie können wir nach dem Zusammenbau einen Blick ins Innere der Batterie werfen, eine umfassendere Inspektion durchführen und die gesamte Zelle genauer prüfen. Daher ist CT die beste Lösung, um bei ausfallenden Batterien oder solchen mit schlechten Testergebnissen die Ursache zu finden. Sie reduziert so fehlgeschlagene Tests und somit auch Ausschuss, Kosten und Umweltauswirkungen. Das Hauptziel unserer Kunden ist jedoch die Optimierung der Kosteneffizienz. Jede Zelle mit einem schlechten Testergebnis senkt die Effizienz und erhöht die Kosten. CT ist ein universelles Werkzeug zur Kontrolle der Zelle.

Für Elektrofahrzeuge oder zur Energiespeicherung verwendete Batterien bestehen beispielsweise aus Modulen, die jeweils wiederum aus mehreren Zellen bestehen. Bei der Inspektion von Batterien auf Zellebene untersuchen Ingenieure die mechanische Fertigung, um festzustellen, ob Einschlüsse vorhanden sind und um die Homogenität der Elektroden, die internen Verbindungen (Schweißung) und die Elektrodenanordnung in den Zellen zu prüfen. Die Inspektion der Elektrodengeometrie umfasst die Untersuchung der Abstände zwischen den Elektroden, ihre Größe und Ausrichtung zueinander, ihre Abstände zur Wand und ihre Winkel. Dies ist eventuell auch mit 2D-Röntgensystemen möglich; die Inspektoren erhalten hierbei jedoch kein umfassendes Bild, da innerhalb all der überlappenden Merkmale eines Röntgenbildes für gewöhnlich nur ein oder zwei Arten signifikanter Defekte sichtbar sind. Die industrielle Computertomographie (CT) liefert ein vollständiges Bild der kritischen Zellenteile und ihrer Anordnung innerhalb des Gehäuses. Inspektoren können daher sämtliche Defekte ausfindig machen, die zu Abweichungen der Röntgenstrahlungsabsorption führen.

Batterie-Forschungsinstitute, Originalteilehersteller sowie Lieferanten in der Automobil- und Elektronikindustrie verwenden CT für die Qualitätssicherung in der Entwicklung, Fertigung und Fehleranalyse. Wenn eine Batterie in einem Wagen oder einem elektronischen Gerät ausfällt und aus dem Feld zurückgesendet wird, erfolgt eine CT-Prüfung. Ein Öffnen der Batterie kann diese beschädigen. Daher ist eine vorherige zerstörungsfreie Inspektion erforderlich. Mit der CT-Inspektion kann nachgewiesen werden, ob vor der Öffnung der Batterie ein Defekt vorlag. Falls die Techniker anschließend ein Modul öffnen müssen, zeigt ihnen die CT mit Mikrometerpräzision, wo der Defekt vorliegt und wo ihre Werkzeuge zur umfassenden zerstörenden Untersuchung platziert werden können.

Um noch tiefere Einblicke zu erlangen, arbeitet Waygate Technologies mit Thermo Fisher zusammen. Während CT die genaue 3D-Lokalisierung (innerhalb weniger Mikrometer) von Anomalien innerhalb von Batterien und anderen Proben ermöglicht, hilft Thermo Fisher dabei, Anomalien mithilfe von Lasern für mikrometergenaue chirurgische Schnitte in das zu untersuchende Objekt freizulegen, diese mit Plasma zu polieren und mittels Elektronenmikroskopie auf atomarer Ebene zu analysieren. Diese Synergie aus zerstörungsfreier 3D-Defekterkennung und -lokalisierung und laserbasierter zerstörender Defektfreilegung an der durch die CT bestimmten Stelle, gefolgt von der Defektanalyse mittels Rasterelektronenmikroskopie, ermöglicht erstmals einen skalenübergreifenden Arbeitsablauf von der Makro- bis zur atomaren Ebene.

Die Ausschussrate für Elektrofahrzeug-Batterien (EV) ist immer noch sehr hoch. Die größeren Batteriehersteller können in einem Werk ungefähr eine Million Zellen pro Jahr herstellen. Falls die Ausschussrate bei diesem Prozess einen zweistelligen Prozentwert erreicht, entspricht diese einer hohen Anzahl vergeudeter Zellen, die die Qualitätsstandards nicht erfüllen. Ein herber Schlag für die Profitabilität – und die Umwelt.

Die Fertigung dieser Batterien gestaltet sich zudem schwierig, insbesondere, wenn Hersteller den größtmöglichen Ertrag aus den verwendeten Materialien erzielen möchten. Waygate Technologies wird oft darum gebeten, die Effektivität der Elektrodenstapel zu messen. Dabei handelt es sich um dünne, alternierende Elektroden, die sehr präzise angeordnet sein müssen, um die maximale Funktionalität und Leistung zu erreichen. Mit jeder falsch angeordneten Elektrode sinkt die Kapazität, was beispielsweise zu einer verminderten Reichweite des Wagens führt.

Die schnell wachsende Nachfrage nach Batterien in der Elektronikindustrie hat extrem kurze Entwicklungszeiten und schnellere Fertigungszyklen erforderlich gemacht, die jedoch die maximale Produktsicherheit und -qualität nicht gefährden dürfen. Defekte Geräte stellen nicht nur ein Haftungsrisiko, sondern auch ein hohes Reputationsrisiko dar. Lithium-Ionen-Batterien gehören zu den leistungsfähigsten Energiespeichern, die häufig in tragbaren elektronischen Geräten, stationären Stromquellen und Elektrofahrzeugen eingesetzt werden. Hersteller und Zulieferer arbeiten hart daran, die Belastbarkeit zu erhöhen, die Lebenszyklen zu verlängern und alle Qualitätssicherungs- und Sicherheitsstandards zu erfüllen. Durch die frühe und zerstörungsfreie Fehlererkennung ermöglicht es die industrielle CT Herstellern durch die unmittelbare Überwachung ihrer Produktionsleistung, die Erhebung statistischer Daten zu ihrer Qualität und die Sicherstellung, dass alle Produktionsparameter immer optimal sind, Folgekosten zu vermeiden. Die modernsten industriellen Röntgen-CT-Lösungen von Waygate Technologies ermöglichen die flexible und sichere zerstörungsfreie Prüfung von Prototypen und Batterien und bieten erweiterte Prüf- und Messanwendungen für die Qualitätskontrolle und Analyse für sämtliche Lebensphasen einer Batterie – vom Labor bis zur Serienfertigung.

Die CT-Inspektion ermöglicht die Inspektion verschiedener Arten und Größen von Batterien und Defekten an derselben Linie oder mehreren verschiedenen Linien. Zudem verringert sie die Umrüstzeit und das Personal für den Transport großer Batterien zu Inspektionszwecken.

Batteriezellen weisen eine sehr große Vielfalt auf. Die Elektrofahrzeugbranche beispielsweise befindet sich in einer Art konstantem Lernprozess. Da in diesem aufstrebenden Massenproduktionssektor derzeit noch Daten dazu erhoben werden, wo die Probleme liegen, liegt noch keine statistische Prozesskontrolle vor. Prozesse müssen häufig neu definiert werden. Mit jeder Änderung beginnt die Lernkurve wieder ganz von vorne. Im Elektroniksektor sind die Batterien zwar bereits ausgereifter, hier müssen jedoch viel höhere Massenproduktionsvolumen verwaltet werden.

Waygate Technologies bietet die ADR-Software als Teil der umfassenden, unabhängigen Software-Plattform für Datenmanagement InspecitonWorks und in Verbindung mit professionellen Serviceteams an. Nach der Einrichtung und Implementierung der X|approver ADR-Software am Kundenstandort durch die Experten von Waygate Technologies, kann diese automatisch selbst zu den Inspektionsaufgaben, die normalerweise der jeweilige Kunde durchführt, und den hierbei auftretenden Defekten lernen. Indem sie mehr zu den speziellen Fehlerarten lernt, wird die ADR-Software immer genauer, sodass falsch negative Ergebnisse vermindert und die zunehmende Effizienz der Inspektion sichergestellt werden.

Unsere Phoenix-Produktreihe verschafft sowohl Originalherstellern von Fahrzeugen und Elektronikgeräten als auch Lieferanten Sicherheit.

Wir können immer neue Defekte in Batterie-Fertigungslinien finden. Unsere CT-Systeme unterstützen durch die Analyse der gesamten Batterie. Andere Prüfausrüstung konzentriert sich auf einen einzigen Fehlermodus. Sie führen jeweils eine Prüfung für einen Fehler durch und sobald dieser beseitigt wurde, kann die Probe, aufgrund eines anderen Fehlers, dennoch ein schlechtes Prüfergebnis erzielen. Das ist mit CT nicht der Fall. In 90 Prozent der Fälle können unsere CT-Systeme aufgrund ihrer Flexibilität alle Fehler erkennen und die Experten von Waygate Technologies können schnell bei der Prüfung für jegliche neuen Fehlermodi behilflich sein. Die abhängig von den jeweiligen Kundenanforderungen in verschiedenen Versionen erhältliche Phoenix V|tome|-Reihe ist derzeit die von Batterieherstellern verwendete Haupt-CT-Lösung Die erfahrenen Service- und Supportteams bei Waygate Technologies können Kunden jederzeit bei der Planung, Einrichtung, Anpassung und Wartung unterstützen.

Unsere neue Speed|scan HD-Lösung für vollständig automatisierte Masseninspektion wird derzeit in die ersten Batteriefertigungen weltweit führender Hersteller integriert.

Waygate Technologie hat mehr als ein Jahrzehnt Erfahrung mit der zerstörungsfreien Batterieinspektion und Fehlererkennung. Die gleichen Hersteller, die bereits Erfahrung mit der Fertigung von Batterien für Mobiltelefone hatten, begannen mit der Herstellung größerer Batterien für Elektrofahrzeuge. Obwohl es sich bei EV-Batterien um ein komplett anderes Anwendungsgebiet handelt, hat Waygate Technologies bereits umfassende Erfahrung auf dem Gebiet der Batterieinspektion und dem Automobilsektor, die schnell übertragen werden kann. Das vereinte Fachwissen der CT-Teams ermöglicht Waygate Technologies die ordnungsgemäße Einrichtung der Maschinen und die schnelle Fehlererkennung. Unsere Systeme sind extrem vielseitig und einfach zu bedienen. Die erfahrenen Service- und Supportteams bei Waygate Technologies können Kunden jederzeit unterstützen und helfen Herstellern dabei, die für ihre jeweilige Herausforderung beste Lösung zu finden.

Nein, viele Kunden nehmen zu Beginn die Inspektionsdienste in einem der globalen Customer Solution Center von Waygate Technologies in Anspruch. Unter der Anleitung erfahrener Anwendungstechniker erfahren sie, welche CT-Lösungen für ihre jeweiligen Inspektionsaufgaben am besten geeignet sind. Falls bei ihnen ein hoher Inspektionsbedarf besteht und sobald sie von den Vorteilen überzeugt sind, ziehen sie es zu einem späteren Zeitpunkt eventuell in Betracht, ein System für ihren Fertigungsstandort zu kaufen, anstatt Inspektionsdienstleister auf Stundenbasis anzustellen.