Dans le cadre d'une avancée majeure dans la fabrication de batteries, HIRANO TECSEED, société japonaise leader dans l'ingénierie mécanique, a exploité la plateforme de simulation multiphysique Simcenter Amesim de Siemens et la SIMATIC Converting Toolbox pour optimiser les procédés de revêtement critiques. Cette approche privilégiant le numérique a permis des gains mesurables en termes de qualité des produits, de réduction des déchets de matériaux et d'accélération des performances opérationnelles, tout en minimisant le recours au prototypage physique.

S'attaquer à la complexité du revêtement de précision

Le revêtement des électrodes de batterie exige une précision micrométrique. Les substrats doivent être déroulés, enduits, séchés et rembobinés à des vitesses et des tensions où même des écarts minimes risquent de provoquer des défauts. Les ingénieurs d'HIRANO TECSEED utilisent désormais Simcenter Amesim pour simuler la dynamique de tension de la bande sur chaque segment de machine et mode de fonctionnement, permettant ainsi l'identification virtuelle des ruptures ou imperfections potentielles. Cette capacité de jumeau numérique élimine les réglages machine par tâtonnements, réduisant ainsi considérablement les cycles de développement.

La numérisation, un avantage concurrentiel

Spécialisée dans les systèmes de revêtement et de laminage pour des secteurs allant des adhésifs aux batteries lithium-ion, HIRANO TECSEED ambitionne de dominer le marché mondial. En partenariat avec Siemens, l'entreprise a intégré Simcenter Amesim à son infrastructure d'automatisation, comprenant des automates SIMATIC S7-1500 et des variateurs SINAMICS S120, afin de créer un environnement de simulation unifié. Cette fusion de la mécatronique, de la manutention de bandes et de la modélisation de l'automatisation permet d'optimiser en temps réel le rendement des machines et les paramètres matériaux.

Impact quantifiable : réduction des coûts, augmentation des vitesses

La bibliothèque de conversion dédiée de la plateforme Simcenter Amesim s'est révélée révolutionnaire. En important les paramètres machine et les propriétés des matériaux, les ingénieurs visualisent la tension de la bande via des animations 3D colorées selon les niveaux de contrainte, même dans les zones sans capteur. Cette fonctionnalité offre :

• Réduction des coûts de prototypage en éliminant les tests physiques sur machine pour les ajustements de paramètres
• Des délais de mise en service accélérés de 80 %, un élément crucial dans le secteur hyperconcurrentiel des batteries
• Permet une évaluation cinq fois plus rapide des nouveaux matériaux ou configurations de machines (configuration virtuelle de 15 minutes contre 1 à 2 heures physiquement)

« La précision et la visualisation de la simulation ont démocratisé la compréhension des processus », note N. Vansh, ingénieur R&D chez HIRANO TECSEED. « Nous résolvons désormais les problèmes avant qu'ils n'impactent la production. »

Intégration numérique-physique transparente

Au-delà de la simulation, l'entreprise a déployé la SIMATIC Converting Toolbox de Siemens, qui simplifie le codage de l'automatisation grâce à 80 % de blocs fonctionnels préconfigurés. Cette standardisation, combinée à la précision du contrôle de mouvement de Siemens, garantit que les optimisations virtuelles sont directement transposées aux machines physiques. Les paramètres critiques comme la vitesse et la tension de la bande sont maintenus avec une précision inférieure à la milliseconde, améliorant ainsi directement la cohérence du produit final.

Vision stratégique réalisée

Pour Katsuhiro Omori, directeur de HIRANO TECSEED, le partenariat avec Siemens représente un changement de paradigme : « En unissant l'expertise en automatisation à la simulation avancée, nous avons amélioré les performances de nos systèmes et nos propres capacités d'ingénierie. »

Principaux résultats

• Réduction des défauts : identification proactive des défauts liés à la tension via une analyse multiphysique
• Élimination des déchets : 30 % de déchets de matériaux en moins grâce au réglage virtuel des processus
• Délai de mise sur le marché : cycles de validation des équipements 50 % plus rapides
• Durabilité : Consommation d'énergie réduite grâce à un fonctionnement optimisé de la machine

Face à l'explosion de la demande en batteries, la stratégie d'HIRANO TECSEED, axée sur le numérique, la positionne comme un leader de l'innovation. Cette collaboration illustre comment l'ingénierie basée sur la simulation transforme la fabrication, transformant des processus délicats en flux de travail prévisibles et performants.

Référence : HIRANOTEC