Trong một bước tiến đột phá trong sản xuất pin, HIRANO TECSEED—một công ty chế tạo máy móc hàng đầu Nhật Bản—đã tận dụng nền tảng mô phỏng đa vật lý Simcenter Amesim của Siemens và SIMATIC Converting Toolbox để tối ưu hóa các quy trình phủ quan trọng. Phương pháp tiếp cận ưu tiên số hóa này đã mang lại những cải thiện đáng kể về chất lượng sản phẩm, giảm thiểu lãng phí vật liệu và tăng tốc hiệu suất vận hành, đồng thời giảm thiểu sự phụ thuộc vào việc tạo mẫu vật lý.

Giải quyết sự phức tạp trong lớp phủ chính xác

Lớp phủ điện cực pin đòi hỏi độ chính xác đến từng micromet. Các lớp nền phải được trải ra, phủ, sấy khô và cuộn lại ở vận tốc và độ căng mà ngay cả những sai lệch nhỏ cũng có thể gây ra lỗi. Các kỹ sư của HIRANO TECSEED hiện đang sử dụng Simcenter Amesim để mô phỏng động lực học độ căng của lưới trên mọi phân đoạn máy và chế độ vận hành, cho phép nhận dạng ảo các điểm đứt gãy hoặc khuyết tật tiềm ẩn. Khả năng song sinh kỹ thuật số này giúp loại bỏ việc điều chỉnh máy theo phương pháp thử-sai, rút ngắn chu kỳ phát triển.

Số hóa thúc đẩy lợi thế cạnh tranh

Chuyên về hệ thống phủ và cán màng cho các ngành công nghiệp từ keo dán đến pin lithium-ion, HIRANO TECSEED đặt mục tiêu thống trị thị trường toàn cầu. Hợp tác với Siemens, công ty đã tích hợp Simcenter Amesim vào cơ sở hạ tầng tự động hóa của mình—bao gồm PLC SIMATIC S7-1500 và biến tần SINAMICS S120—để tạo ra một môi trường mô phỏng thống nhất. Sự kết hợp giữa cơ điện tử, xử lý web và mô hình hóa tự động hóa này cho phép tối ưu hóa thời gian thực năng suất máy và các thông số vật liệu.

Tác động định lượng: Chi phí giảm, tốc độ tăng vọt

Thư viện chuyển đổi chuyên dụng của nền tảng Simcenter Amesim đã chứng minh được tính đột phá. Bằng cách nhập các thông số máy móc và đặc tính vật liệu, các kỹ sư có thể hình dung độ căng của lưới thép thông qua hình ảnh động 3D được tô màu theo mức độ ứng suất—ngay cả trong các khu vực không có cảm biến. Khả năng này có:

• Giảm chi phí tạo mẫu bằng cách loại bỏ thử nghiệm máy vật lý để điều chỉnh thông số
• Đẩy nhanh tiến độ đưa vào vận hành thêm 80%, điều này rất quan trọng trong lĩnh vực pin cạnh tranh khốc liệt
• Cho phép đánh giá vật liệu mới hoặc cấu hình máy nhanh hơn gấp năm lần (thiết lập ảo 15 phút so với 1–2 giờ thực tế)

“Độ chính xác và khả năng hiển thị của mô phỏng đã giúp phổ cập hóa việc hiểu quy trình,” N. Vansh, Kỹ sư Nghiên cứu và Phát triển của HIRANO TECSEED, nhận xét. “Giờ đây, chúng tôi giải quyết các vấn đề trước khi chúng ảnh hưởng đến sản xuất.”

Tích hợp kỹ thuật số-vật lý liền mạch

Ngoài mô phỏng, công ty còn triển khai SIMATIC Converting Toolbox của Siemens, giúp đơn giản hóa mã hóa tự động hóa với 80% khối chức năng được cấu hình sẵn. Việc chuẩn hóa này, kết hợp với độ chính xác điều khiển chuyển động của Siemens, đảm bảo các tối ưu hóa ảo được chuyển trực tiếp sang máy móc vật lý. Các thông số quan trọng như tốc độ và độ căng của lưới được duy trì với độ chính xác dưới mili giây, trực tiếp cải thiện tính nhất quán của sản phẩm cuối.

Tầm nhìn chiến lược đã hiện thực hóa

Đối với Katsuhiro Omori, Giám đốc HIRANO TECSEED, quan hệ đối tác với Siemens đại diện cho sự thay đổi lớn: “Bằng cách kết hợp chuyên môn tự động hóa với mô phỏng tiên tiến, chúng tôi đã nâng cao hiệu suất hệ thống và năng lực kỹ thuật của chính mình”.

Kết quả chính

• Giảm thiểu khuyết tật: Chủ động xác định các khuyết tật liên quan đến ứng suất thông qua phân tích đa vật lý
• Loại bỏ chất thải: Giảm 30% phế liệu thông qua điều chỉnh quy trình ảo
• Thời gian đưa ra thị trường: Chu kỳ xác thực thiết bị nhanh hơn 50%
• Tính bền vững: Tiêu thụ năng lượng thấp hơn nhờ vận hành máy móc được tối ưu hóa

Khi nhu cầu pin tăng vọt, chiến lược ưu tiên số hóa của HIRANO TECSEED định vị công ty là người dẫn đầu về đổi mới. Sự hợp tác này nhấn mạnh cách kỹ thuật mô phỏng đang định hình lại ngành sản xuất - biến các quy trình tinh vi thành quy trình làm việc hiệu suất cao, có thể dự đoán được.

Tham khảo: HIRANOTEC