Il settore europeo della produzione di batterie si sta riposizionando

L’accumulo tramite batterie sta trovando una gamma sempre più ampia di applicazioni. Nel settore della mobilità, le batterie hanno da tempo superato il ambito delle autovetture e vengono sempre più utilizzate su treni, attrezzature minerarie pesanti, traghetti e altri veicoli commerciali. Allo stesso tempo, cresce la domanda di sistemi di accumulo stazionari per le reti elettriche e le energie rinnovabili. Questa gamma sempre più ampia di applicazioni crea requisiti molto diversi in termini di composizione chimica delle celle, prestazioni, durata, formato e volume di produzione, oltre a nuovi mercati in cui il prezzo più basso per chilowattora non è l’unico fattore che conta.

È proprio questa diversità a creare opportunità per l’industria europea delle batterie. I produttori asiatici sono in grado di produrre celle standardizzate in volumi molto elevati a costi significativamente inferiori. Limitarsi a copiare questo modello produttivo non rappresenta tuttavia una strategia sostenibile per le aziende europee. Più promettenti sono invece le applicazioni con requisiti specifici, volumi di produzione piccoli o medi e composizioni chimiche o formati delle celle che cambiano frequentemente. In questi mercati, oltre ai costi, contano tempi di sviluppo brevi, attrezzature flessibili, processi stabili e una produzione con il minor numero possibile di difetti.

L’Europa deve diventare più veloce e più flessibile

Il Dr.-Ing. Andreas Russ di Bosch Manufacturing Solutions è stato tra coloro che, in occasione di LSE’26, hanno illustrato l’urgenza della sfida. I produttori asiatici aumentano la scala produttiva più rapidamente, investono massicciamente e stabiliscono nuovi standard di riferimento in termini di costi. Allo stesso tempo, l’intervallo tra lo sviluppo del prodotto e l’avvio della produzione si sta riducendo. Per i nuovi sistemi di produzione, Bosch cita tempi di sviluppo e consegna inferiori a dodici mesi in Europa, rispetto a meno di sei mesi in alcune parti dell’Asia. Ciò pone chiare esigenze alla produzione: le attrezzature devono essere scalabili e flessibili, e i prodotti e le macchine dovrebbero essere sviluppati in parallelo, ove possibile.

Questi sono proprio i requisiti a cui rispondono i nuovi concetti di produzione. Alla LSE’26, Toni Voebel della start-up Manugy ha presentato un approccio modulare per celle di batteria specializzate. Gran parte della tecnologia delle macchine rimane standardizzata, mentre i singoli moduli vengono adattati alla composizione chimica, al formato e all’applicazione delle celle. Questo approccio mira a ridurre i tempi di sviluppo e a rendere più redditizi i volumi di produzione di piccole e medie dimensioni. Voebel intravede opportunità per la produzione in Europa nei mercati in cui le celle standard non riescono a soddisfare i requisiti.

«L’Europa non vincerà la competizione per la cella standard più economica copiando le gigafactory asiatiche», spiega il dott. Alexander Olowinsky, responsabile del dipartimento di Giunzione e Taglio presso il Fraunhofer ILT e organizzatore di LSE. «La nostra opportunità risiede laddove contano la flessibilità, la competenza nei processi e la qualità».

La qualità diventa un fattore economico

La flessibilità da sola, tuttavia, non basta. Con l’aumentare dei volumi di produzione, cresce anche la sfida di mantenere sotto controllo ogni singolo processo. Un pacco batterie può contenere un numero molto elevato di giunti saldati e un singolo giunto difettoso può rendere inutilizzabile un intero componente. Per questo motivo, Bosch vede la vera sfida non nella saldatura laser in sé, ma nel trasferimento di processi complessi a una produzione scalabile, riducendo al minimo i difetti. Christian Elsner di Mercedes-Benz e Steffen Rübling di TRUMPF hanno illustrato quanto la stabilità di processo, la tecnologia dei sensori e la garanzia della qualità siano ormai strettamente interconnesse nella produzione in serie.

La qualità diventa un fattore economico diretto. Le rilavorazioni, gli scarti e le ispezioni approfondite costano tempo e denaro. Quanto prima viene rilevato un difetto – o prevenuto del tutto – tanto più efficiente può essere la produzione. All’LSE’26, IPG Photonics ha sintetizzato in tre punti i requisiti per una produzione scalabile di batterie: produttività, stabilità di processo e qualità verificabile.

Una presentazione congiunta di BMW e weldmetrix ha illustrato come questi requisiti possano essere soddisfatti nella produzione in serie. Man mano che i produttori passano dalle linee pilota alla produzione su larga scala, il numero di giunti aumenta drasticamente. Poiché l’ispezione puramente manuale o visiva non riesce a tenere il passo, i sensori acquisiscono i dati di processo durante la saldatura stessa. Le due aziende mirano a valutare ogni singolo giunto, individuare i difetti in fase precoce e archiviare i dati di produzione in modo che rimangano tracciabili a lungo termine.

Anche New Infrared Technologies ha presentato all’LSE’26 metodi per il monitoraggio in tempo reale dei processi laser. L’obiettivo è un ambiente di produzione in cui le saldature difettose vengano rilevate durante il processo stesso. La garanzia della qualità si sta quindi spostando sempre più da una fase di ispezione a valle verso il processo di produzione stesso.

I processi laser si adattano alla produzione

Anche la tecnologia laser sta diventando più flessibile. Le moderne sorgenti laser e le ottiche consentono di adattare la distribuzione dell’energia al materiale e al giunto. La modellazione dinamica del fascio offre ulteriori gradi di libertà, ad esempio nella saldatura di giunti in alluminio o in rame-alluminio.

Presso la Cattedra di Tecnologia Laser (LLT) dell’Università RWTH di Aquisgrana, Julia Vielhauer sta collaborando con il Fraunhofer ILT e altri partner per studiare in che modo i fasci laser modellati dinamicamente influenzano il fuso e le proprietà dei materiali. I ricercatori intendono controllare l’apporto energetico nello spazio e nel tempo in modo da poter adattare le proprietà del giunto all’applicazione specifica.

Questo sviluppo risponde alle esigenze di un settore delle batterie in cui la composizione chimica delle celle, i materiali e i formati stanno cambiando rapidamente. Anziché creare da zero processi e attrezzature rigidi per ogni nuovo prodotto, i produttori possono adattare i processi laser attraverso la guida del raggio, i parametri di processo, la tecnologia dei sensori e il software.

Non più economico, ma più veloce, più flessibile e più affidabile

Per l’industria europea delle batterie, ciò indica un percorso diverso dalla concorrenza diretta sui costi nel settore delle celle standardizzate prodotte in serie. Le opportunità sorgono laddove diverse applicazioni richiedono batterie specializzate, i volumi di produzione variano e i produttori devono rispondere rapidamente a nuovi concetti di celle.

L’Europa vanta una vasta esperienza nella tecnologia laser, nell’ingegneria meccanica, nell’automazione e nello sviluppo dei processi. La chiave sarà combinare queste competenze in modo che i nuovi prodotti possano passare più rapidamente dalla fase di sviluppo a una produzione industriale stabile.

Alexander Olowinsky è fiducioso: «Non dobbiamo necessariamente essere il fornitore con i costi più bassi in ogni mercato. Ciò che conta è la nostra capacità di industrializzare batterie e sistemi elettrici in modo affidabile, flessibile e rapido. È qui che vediamo il futuro della produzione europea, e la tecnologia laser fornisce molti degli strumenti di cui abbiamo bisogno».

LSE’26 ha quindi messo in mostra ben più che nuove sorgenti laser, sensori e processi di produzione. I contributi provenienti dall’industria delle batterie, dalla produzione automobilistica, dall’ingegneria meccanica e dalla ricerca hanno dimostrato come l’Europa possa rispondere all’intensificarsi della concorrenza: non copiando la produzione di massa asiatica, ma sviluppando concetti di produzione in grado di adattarsi rapidamente a nuovi prodotti e mercati. È proprio qui che l’industria europea delle batterie ha l’opportunità di ritrovare slancio.