Battwin plateforme numérique flexible et évolutive pour améliorer l’efficacité de production et le rendement des lignes de production de cellules de batteries

Contexte : Les batteries Li-ion sont des composants fondamentaux de la transition énergétique de l’écosystème européen. Actuellement, l’Europe accuse un retard par rapport à l’Asie en matière de fabrication de cellules de batteries Li-ion, et plus de 90 % de la production mondiale est réalisée en Chine, en Corée et au Japon. Pour remédier à cette situation, un ambitieux plan de montée en puissance prévoit la création de 25 nouvelles Gigafactories (giga-usines) en Europe, d’une valeur estimée à 35 milliards d’euros d’ici 2030. Cependant, durant cette phase de montée en puissance, une production massive de défauts est attendue, entre 15 % et 30 %. Ces nouvelles Gigafactories européennes généreront également une demande de 150 milliards d’euros d’équipements de fabrication de batteries. Pour répondre à cette demande, l’industrie européenne des équipements de production doit combler son déficit de connaissances et gagner en compétitivité face aux fournisseurs asiatiques, en s’appuyant sur son leadership mondial dans les technologies vertes de pointe, renforcé par des solutions numériques de l’industrie 4.0 et exploitant le paradigme européen de la fabrication zéro défaut.

Objectif : L’objectif de BATTwin est de soutenir ce scénario en développant une nouvelle plateforme de jumeaux numériques multi-niveaux pour une fabrication zéro défaut dans la production de batteries, réduisant ainsi les taux de défauts sur les lignes de production. La solution intègre quatre piliers : (i) une couche d’acquisition et de gestion de données multi-capteurs, soutenue par la sémantique des données via un modèle de données de type « passeport numérique de batterie », (ii) des jumeaux numériques au niveau processus, modélisant les étapes critiques de la fabrication des électrodes, de l’assemblage et du conditionnement des cellules par des approches multiphysiques, pilotées par les données et hybrides ; (iii) des jumeaux numériques au niveau système, basés sur la simulation et la modélisation analytique ; (iv) des flux de travail de jumeaux numériques centrés sur l’utilisateur et axés sur les objectifs, améliorant l’explicabilité des jumeaux numériques et guidant l’utilisateur dans la conception et le contrôle des systèmes. L’approche sera testée sur deux pilotes industriels produisant différentes chimies et géométries de batteries, validant ainsi la flexibilité et l’évolutivité de l’approche vers des Gigafactories européennes zéro défaut.

Rôle de CESI LINEACT : Impliqué essentiellement dans les lots de travail WP4 et WP5, l’équipe CESI LINEACT travaille en collaboration avec l’équipe ENSAM Lille sur l’utilisation des jumeaux numériques des lignes de fabrication de batteries pour piloter un système de fabrication reconfigurable et durable. Le jumeau numérique combinera simulation, optimisation et intelligence artificielle pour résoudre en temps réel des problèmes d’ordonnancement, d’équilibrage de ligne et de gestion des aléas, tout en s’adaptant aux évolutions du marché et des procédés. Ce projet vient ainsi renforcer notre expertise sur les jumeaux numériques industriels et dans les domaines des transitions numériques et énergétiques.