Neue Lernfabrik „Zirkuläre Batteriezellproduktion“ kommt an die TU Braunschweig Lernumgebung für die Aus- und Weiterbildung entsteht für 3,7 Mio. Euro

Mit der Lernfabrik „Zirkuläre Batteriezellproduktion“ entsteht an der Technischen Universität Braunschweig ein Ausbildungszentrum für zukünftige Fachkräfte und Wissenschaftler*innen. In der Lernfabrik sollen die Fähigkeiten und Fertigkeiten aller Prozessschritte zur Herstellung von Batteriezellen bis zum Recycling im Sinne einer „Circular Battery Production“ anwendungsnah vermittelt werden. In den Aufbau der Lernfabrik, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 3,7 Mio. Euro gefördert wird, fließen die langjährigen Erfahrungen der TU Braunschweig im Bereich der Lernfabriken und der Batteriezellproduktion ein.

Die Maschinen und Anlagen werden mit einem digitalen Zwilling verbunden, um virtuelle und reale Lerninhalte zu kombinieren. Bildnachweis: Marisol Glasserman/TU Braunschweig

Die Batteriezellproduktion hat eine Schlüsselrolle in der Mobilitätswende. In den kommenden Jahren werden die Produktionskapazitäten für Batteriezellen gerade in Deutschland und Europa massiv ausgebaut. Dies führt zu einem enormen Bedarf an Fachkräften. Gleichzeitig setzt sich die Erkenntnis durch, dass eine nachhaltige und vor allem energie- und ressourceneffiziente Batteriezellproduktion das Schließen von Material- und Stoffkreisläufen im Sinne einer „Circular Economy“ erfordert. Das setzt jedoch voraus, dass zukünftige Fachkräfte und insbesondere Wissenschaftler*innen frühzeitig die entsprechenden Fähigkeiten und Fertigkeiten anwendungsnah erlernen können. Diese Aus- und Weiterbildung soll zukünftig die Lernfabrik „Zirkuläre Batteriezellproduktion“ mit einer Lehr-Lern-Umgebung basierend auf realen Produktions- und Wertschöpfungsprozessen anbieten.

Modulare Lernstationen

„Batteriesysteme müssen zukünftig als Teil eines ganzheitlichen Kreislaufsystems betrachtet werden, um Nachhaltigkeit und Versorgungssicherheit zu gewährleisten“, sagt Professor Christoph Herrmann, einer der drei Koordinatoren der Lernfabrik. „Die dafür notwendigen Kompetenzen in der Herstellung und für das Recycling sollen anwendungsnah und praxisnah in der neuen Lernfabrik vermittelt werden.“

Zentrale Elemente der Lernfabrik „Zirkuläre Batteriezellproduktion“ sind modulare Lernstationen, die jeweils einzelne Prozessschritte abbilden und flexibel zu Prozessketten kombiniert werden können. Dabei können die notwendigen Produktionsschritte von den Ausgangsmaterialien bis zur fertigen Batteriezelle, von der Qualitätskontrolle über die Nutzung bis zum Recycling praktisch erlernt und durchgeführt werden. Die ganzheitliche Sichtweise auf das Fabriksystem wird ebenfalls durch den Einbezug von technischer Gebäudeausrüstung, wie beispielsweise Lüftungsanlagen und Klimatisierung, dargestellt. Die Anlagen sind eingebettet in eine virtuelle Umgebung, um so flexibel auch einzelne Prozesse als virtuelle Lernstationen einzubinden. Dadurch kann die Lehr- und Lernumgebung schnell an unterschiedliche Fragestellungen und an zukünftige Trends angepasst werden.

In der neuen Lernfabrik sollen die Kompetenzen für eine nachhaltige Fertigung von Batteriezellen vermittelt werden. Bildnachweis: Marisol Glasserman/TU Braunschweig

Nachhaltigkeit steht im Fokus

Konzeptionell orientiert sich die Lernfabrik am Prinzip des forschenden Lernens. Damit können unterschiedliche Qualifizierungsmaßnahmen angeboten werden, jeweils ausgerichtet an den aktuellsten Erkenntnissen aus der Forschung und Bedarfen der Industrie. Neue Technologien und Methoden der Batteriezellproduktion können frühzeitig in die Testumgebung integriert und für die Qualifizierung zugänglich gemacht werden. Wichtige Themen, die in der Lernfabrik zudem adressiert werden, umfassen unter anderem die energie- und ressourceneffiziente Herstellung von Batteriezellen, Weiternutzungsmöglichkeiten und Recyclingprozesse für gebrauchte Batterien, Industrie 4.0 zur intelligenten Gestaltung von Prozessen und die Kreislaufführung von Produkten und Materialien. Dazu soll eine durchgängige quantitative Nachhaltigkeitsbewertung installiert werden.

Die Einbettung und Angliederung der Infrastruktur an die bestehende Lernfabrik am Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik und an die Battery LabFactory sichern den schnellen Aufbau und die Inbetriebnahme. Durch die Einbindung der Wirtschaft soll die neue Lernfabrik auch die Rolle eines wichtigen Bindeglieds in das regionale Innovationsökosystem zur Batteriezellproduktion übernehmen. So können sowohl die Aus- und Weiterbildung an der TU Braunschweig gestärkt als auch neue Formate der Zusammenarbeit mit der Industrie entwickelt werden.

„Die Ausbildungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten in der neuen Lernfabrik für zirkuläre Batteriezellproduktion werden zur Stärkung des Technologie- und Produktionsstandorts Deutschlands über qualifizierte Fachkräfte beitragen“, so Professor Herrmann. Ein zentraler Erfolgsfaktor und Differenzierungsmerkmal für die deutsche Batterieindustrie wird der nachhaltige Umgang mit Ressourcen wie Material, Energie und Umwelt sein.

Der Aufbau wird mit rund 3,7 Mio. Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Dachkonzeptes „Forschungsfabrik Batterie“ gefördert (FKZ 03XP0479). Die Inbetriebnahme der neuen Lernfabrik ist für das Jahr 2024 geplant.

Die Lernfabrik an der TU Braunschweig soll einen zentralen Standort erhalten und grundsätzlich allen Interessierten die Möglichkeit bieten, sich mit Lehr-Lern-Inhalten einzubringen. Die Koordination für das Vorhaben liegt bei Professor Dr.-Ing. Christoph Herrmann und Professor Dr.-Ing. Klaus Dröder, beide vom Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik, sowie Professor Dr.-Ing. Arno Kwade vom Institut für Partikeltechnik. Für die Umsetzung und Gestaltung nutzen die Koordinatoren die langjährigen Erfahrungen der TU Braunschweig im Bereich der Lernfabriken und der Batteriezellproduktion ausgehend von der BatteryLab Factory Braunschweig (BLB).