Neue vollautomatische Filterpresse für die Batteriezellfertigung und darüber hinaus

Werkstoffe 04. 04. 2020
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Das Erfolgsmodell startet in neuer Form durch. Die CellTRON®-Filterpresse von MSE wird für die Produktion und das Recyceln von Batteriezellen innovativer, sicherer und technisch einzigartig.

Leistungsstarke, nachhaltig produzierte und kostengünstige Batterien sind für die Zukunft der globalen Elektromobiliät, insbesondere für die Elektrifizierung der Verkehrssysteme, unentbehrlich. Hierbei bildet die sogenannte Batteriezelle das Herzstück jeder Batterie; auf sie entfällt auch der größte Teil der Wertschöpfung. Sowohl wiederaufladbare Batteriezellen, die Verwendung im Mobilitätssektor finden, als auch stationäre Stromspeicher im Energiesektor sorgen für einen stetig steigenden Bedarf an Batterien höchster Speicherdichte und Zuverlässigkeit. Die Fertigung von Batteriezellen höchster Qualität erfordert allerdings erhebliche technologische Kompetenz. Denn nur wenn die Batterie in Preis und Leistung überzeugen kann, wird vor allem der Einsatz im Automobilsektor dauerhaft steigen.

MSE hat sich in diesem Zuge ebenfalls für die Elektromobilität aufgerüstet und das bisherige Filterpressensystem konsequent überarbeitet und optimiert. Das Ziel: Eine für die Herstellung bis zum Recycling von Lithium­ionenbatterien industriell wettbewerbs­fähige Maschine zu entwickeln, aufzubauen und marktfähig zu gestalten.

So ist es dem weltweit tätigen Hersteller von Filtersystemen gelungen, eine kompakte Maschine für die mechanische Fest-Flüssig-Trennung mit Druckfiltern zu entwickeln, die höchst aggressive Produkte jederzeit und an jedem Ort sicher filtriert. In enger Zusammenarbeit mit branchenspezifischen Kunden wurde eine eigenständige Filterpressen-­Produktreihe entwickelt und so der Umfang des Angebots an Filterpressen erweitert. Diese High-Tech-Filterpressenlinie soll den interna­tionalen Benchmark bilden und sich durch einen vollautomatischen und absolut sicheren Betrieb, eine lange Lebensdauer sowie eine hohe Leistungsfähigkeit zu wettbewerbsfähigen Preisen hervorheben. Darüber hinaus sollen nachhaltige und umweltverträgliche Produktionsbedingungen hervorgehoben werden.

Mit diesem neuen Geschäftsfeld möchte MSE die Weiterentwicklung der Batteriezellen als Schlüsselkomponente der Elektrifizierung selbst vorantreiben. Riccardo Rumé, technischer Geschäftsführer der MSE Filterpressen GmbH, betont, dass CellTRON® für die Innovationskraft einer Marke Made in Germany steht. Die globale Marktposition des Unternehmens soll weiter gestärkt und MSE zu einem weltweit führenden Hersteller von Spezial-Filterpressen werden. Dazu wird der Kompetenzaufbau in den nächsten Jahren durch intelligente Partnerschaften und Kooperationen beschleunigt und auf ein noch breiteres Fundament gestellt. Das ist nach Ansicht von Riccardo Rumé wichtig, um den größtmöglichen Wert für den Kunden zu schaffen und künftige Entwicklungen zu ­sichern.

Filterpresse für ­höchste ­Filtrationsanforderungen

Die Filterpresse bildet als einer der ältesten Prozessfilter mit seiner hohen Automatisierung, Effizienz und Integrationsfähigkeit das solide Rückgrat der mechanischen Fest-Flüssig-Trennung. Mit der Einführung der CellTRON® vollzieht MSE einen entscheidenden Schritt in die Zukunft. Die Basis der neuen Filterpressenlinie stellt hierbei eine mit spe­ziellen Filterplatten ausgerüstete vollautomatische Membranfilterpresse dar. Getreu der Philosophie zuverlässig und effizient erhält die neue Produktserie eine branchenführende und innovative Filterpressenentleerung mit Lifetime-Fehlermeldung, eine automatisierte Filtertuchwaschanlage mit zusätzlich implementierter CIP-Komplettreinigungsfunktion sowie eine automatisch öffnende Maschineneinhausung mit integriertem schwenkbarem Trichter für den definierten Filterkuchenaustrag. Diese Neuentwicklung gewährleistet eine vollkommene, nahezu gasdichte Abkapselung der Filterpresse zum Schutz des Bedienungspersonals und zur Absicherung der Produktqualität.

Bei der Lösungsfindung für die räumliche Trennung zwischen Anlage und Umgebung standen die Ingenieure vor einer großen ­Herausforderung. Das Ziel bei der Entwicklung war nach Aussage von Rumé die Realisierung einer unterdruckfesten Einhausung mit vernünftigem technischem Aufwand, die ein Austreten von Schlammrückstanden sowie des Filterkuchenstaubs jederzeit verhindert. Zudem sollte die Konstruktion so ausgelegt sein, dass ein Anhaften und Antrocknen des Filterkuchens beziehungsweise des Tropfwassers auf jeglicher Oberfläche um jeden Preis vermieden wird. Daher wurde nach Hygienic Design-Kriterien ­entwickelt und konstruiert. Generell wurde bei der Entwicklung der CellTRON® darauf geachtet, die Prozesskette insgesamt zu optimieren. Durch die Bündelung der Kompetenzen am Standort Remchingen hat das Unternehmen sicher­gestellt, dass MSE diesbezüglich neue Standards entwickeln und schnell in die Serienfertigung überführen konnte.

Die neue, vorrangig für die Batteriezellfertigungsindustrie entwickelte ­Filterpresse wird laut MSE so genau den spezifischen Anforderungen hinsichtlich der Entwässerung von speziellen (Metall-)Schlämmen gerecht. Neben den Standardkonfigurationen für solche Anwendungen wie in der Batterie­zellenfertigung, ist diese ­Technologiereihe für Anwendungen geeignet, die höchste Sicherheits- und Effizienzstandards mit höchster Betriebssicherheit erfordern. Die Cell­TRON®-Produktlinie kann flüchtige, staubexplosionsgefährliche Produkte sowie Stoffe mit toxischen und radioaktiven Eigenschaften aber auch Pharmafood-Erzeugnisse und heiße
Suspensionen mit ­Filtrationstemperaturen von mehr als 130 °C behandeln. Mit dieser Technologie hat MSE nach eigener Überzeugung ein entscheidendes Alleinstellungsmerkmal: Mit der neuen CellTRON-­Serie wurde nach Aussage von Dietrich Schmitt, Projektleiter EMSR der MSE Filterpressen GmbH, ein bewährtes Produkt für den Einsatz in rauen Umgebungen konsequent weiterentwickelt und damit an einer innovativen, technisch verlässlichen Lösung für den vollautomatischen und sicheren Betrieb gearbeitet, die messbare Verbesserungen für den Kunden liefert.

Die CellTRON®-Produktreihe ist in den Größen von 470 mm x 470 mm als CT4 für Pilot­anlagen bis 2000 mm x 2000 mm, als CT20 für höchste Kapazitäten mit Filterflächen von 1 m2 bis 1300 m2 erhältlich. Hierbei kann zwischen der Konfiguration Light für hohe Produkt- und Sicherheitsanforderungen und der Konfiguration Xtreme für höchste Produkt- und Sicherheitsanforderungen gewählt ­werden. Jede Filteranlage wird auf Wunsch als Kompletteinheit mit Rohrleitungen, Ventilen, Instrumenten, Pumpen und Behältern geliefert.

Maximaler Personenschutz

Das neue Design, dass in seiner Aufmachung aus der Feder der National Aeronautics and Space Administration (NASA) stammen könnte, lässt den CellTRON® als geschlossene Kompletteinheit auftreten und unterstreicht seinen besonderen ­Kerncharakter. Der spezielle Spritzschutz mit Einsicht in die Filterpresse sowie die integrierte Trichtereinheit fallen auf den ersten Blick auf. Auf den besonders glatten Innenflächen werden das Filtertuchwaschwasser, das Restfiltrat, die CIP-Flüssigkeit und unkontrolliert austretende Flüssigkeit gezielt abgeleitet, um zu keiner Zeit mit der Umgebung in Verbindung zu kommen. Die einzelnen Einhausungselemente lassen sich hierbei, je nach benötigtem Bauraum, per Knopfdruck in der ­Längsachse der Presse verfahren, jedoch nur im Bereich des integrierten Trichters. Dadurch kann die beim Aufschieben der einzelnen Einhausungselemente austretende Flüssigkeit vom Auffangtrichter ebenfalls aufgenommen und gezielt abgeleitet werden. Eine spezielle Dichtungs- und Abstreiftechnik ermöglicht die ganzheitliche Abdichtung zwischen den einzelnen Elementen. Ein Kontaminieren des Bodens und der Umgebung mit einem aggressiven Medium ist somit stets ausgeschlossen. Hinzu kommt, dass die Abgabe unangenehmer Gerüche damit bedeutend reduziert wird. Ein damit verbundener Vorteil kann darüber hinaus das Entfallen aufwendiger und kostspieliger Stahlkonstruktionen für Gebäude und Räume sein.

Als Werkstoff kommen bei der Xtreme-Variante nahezu ausschließlich nichtrostende Stähle zum Einsatz. Produktberührte Baugruppen werden zudem mit einer Oberflächengüte von Ra ≤ 0,6 und einer Mindestschräge von 30° ausgeführt, um ein Anhaften sowie eine Verunreinigung des Produkts möglichst auszuschließen.

Innerhalb der Schutzeinhausung ermöglichen drei voneinander getrennte Systeme die ­zyklische Selbstreinigung der Filterpresse. Je nach Reinigungsbedarf strömt die Flüssigkeit, unter anderem Schwefelsäure, unter verschiedenen Strahlwinkeln mittels spezieller CIP-Düsen auf die Filterpresse. Zusätzlich implementierte translatorische und rotatorische Bewegungen der Verteilerrohre erlauben ein reproduzierbares Reinigen sowie eine erhöhte Standzeit der Anlage. Ein Antrocknen des Mediums wird so zusätzlich unterbunden. Menschliche Fehler werden weitgehend ausgeschlossen, Personalsicherheit erhöht und eine hohe Produktqualität gesichert.

Die CellTRON® läutet mit seinen Spezifikationen eine neue Filterpressen-Ära ein und ergänzt somit die traditionelle MSE-Filterpressenfamilie zu der auch eine Vielzahl an Filterpressen mit einer langen Erfolgs­geschichte für erstklassige Leistung und Flexibilität bei anspruchsvollen Anwendungen gehören.

  
      
Filterpressenreihe mit Eignung für flüchtige, staubexplosionsgefährliche und heiße Produkte sowie für Stoffe mit toxischen und radio­aktiven ­Eigenschaften
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