El sector europeo de la fabricación de baterías se está reorientando

El almacenamiento en baterías está encontrando una gama cada vez más amplia de aplicaciones. En el ámbito de la movilidad, las baterías hace tiempo que han traspasado los límites de los turismos y se utilizan cada vez más en trenes, maquinaria pesada de minería, transbordadores y otros vehículos comerciales. Al mismo tiempo, crece la demanda de sistemas de almacenamiento estacionarios para las redes eléctricas y las energías renovables. Esta gama cada vez más amplia de aplicaciones genera requisitos muy variados en cuanto a la composición química de las celdas, el rendimiento, la vida útil, el formato y el volumen de producción, así como nuevos mercados en los que el precio más bajo por kilovatio-hora no es el único factor que importa.

Es precisamente esta diversidad la que genera oportunidades para la industria europea de las baterías. Los fabricantes asiáticos pueden producir celdas estandarizadas en volúmenes muy grandes a un coste significativamente menor. Sin embargo, limitarse a copiar este modelo de producción no es una estrategia viable para las empresas europeas. Resultan más prometedoras las aplicaciones con requisitos especiales, volúmenes de producción pequeños o medianos y composiciones químicas o formatos de celda que cambian con frecuencia. En estos mercados, además del coste, son importantes los plazos de desarrollo cortos, los equipos flexibles, los procesos estables y una producción con el menor número posible de defectos.

Europa debe ser más rápida y flexible

El Dr. Ing. Andreas Russ, de Bosch Manufacturing Solutions, fue uno de los ponentes de la LSE’26 que ilustró la urgencia del reto. Los fabricantes asiáticos se expanden más rápidamente, realizan grandes inversiones y establecen nuevos puntos de referencia en materia de costes. Al mismo tiempo, el intervalo entre el desarrollo del producto y el inicio de la producción se está reduciendo. En cuanto a los nuevos sistemas de producción, Bosch cita plazos de desarrollo y entrega de menos de doce meses en Europa, frente a menos de seis meses en algunas partes de Asia. Esto plantea exigencias claras a la producción: los equipos deben ser escalables y flexibles, y los productos y las máquinas deben desarrollarse en paralelo siempre que sea posible.

Estos son precisamente los requisitos que abordan los nuevos conceptos de producción. En LSE’26, Toni Voebel, de la start-up Manugy, presentó un enfoque modular para celdas de batería especializadas. Gran parte de la tecnología de las máquinas sigue estando estandarizada, mientras que los módulos individuales se adaptan a la composición química, el formato y la aplicación de las celdas. Este enfoque tiene como objetivo acortar los plazos de desarrollo y hacer más rentables los volúmenes de producción pequeños y medianos. Voebel ve oportunidades para la fabricación en Europa en mercados donde las celdas estándar no pueden cumplir los requisitos.

«Europa no ganará la competencia por la célula estándar más barata imitando a las gigafábricas asiáticas», explica el Dr. Alexander Olowinsky, jefe del departamento de Unión y Corte del Fraunhofer ILT y organizador de LSE. «Nuestra oportunidad reside en aquellos ámbitos en los que la flexibilidad, la experiencia en procesos y la calidad son fundamentales».

La calidad se convierte en un factor económico

Sin embargo, la flexibilidad por sí sola no basta. A medida que aumentan los volúmenes de producción, también lo hace el reto de mantener cada proceso individual bajo control. Un paquete de baterías puede contener un gran número de uniones soldadas, y una sola unión defectuosa puede inutilizar todo un componente. Por este motivo, Bosch considera que el verdadero reto no reside en la soldadura láser en sí misma, sino en trasladar procesos complejos a una producción escalable, reduciendo al mínimo los defectos. Christian Elsner, de Mercedes-Benz, y Steffen Rübling, de TRUMPF, mostraron hasta qué punto la estabilidad de los procesos, la tecnología de sensores y el control de calidad están ahora estrechamente entrelazados en la producción en serie.

La calidad se convierte en un factor económico directo. Las repeticiones, los desechos y las inspecciones exhaustivas cuestan tiempo y dinero. Cuanto antes se detecte un defecto —o se evite por completo—, más eficientemente podrá funcionar la producción. En LSE’26, IPG Photonics resumió los requisitos para la fabricación escalable de baterías en tres puntos: productividad, estabilidad del proceso y calidad verificable.

Una presentación conjunta de BMW y weldmetrix mostró cómo se pueden cumplir estos requisitos en la producción en serie. A medida que los fabricantes amplían las líneas piloto a la producción a gran escala, el número de uniones aumenta drásticamente. Dado que la inspección puramente manual o visual no puede seguir el ritmo, los sensores recogen datos del proceso durante la propia soldadura. El objetivo de ambas empresas es evaluar cada unión individual, detectar defectos en una fase temprana y almacenar los datos de producción para que sean trazables a largo plazo.

New Infrared Technologies también presentó en LSE’26 métodos para supervisar los procesos láser en tiempo real. El objetivo es un entorno de producción en el que las soldaduras defectuosas se detecten durante el propio proceso. De este modo, el control de calidad se está desplazando cada vez más de una fase de inspección posterior hacia el propio proceso de fabricación.

Los procesos láser se adaptan a la producción

La propia tecnología láser también se está volviendo más flexible. Las modernas fuentes láser y la óptica permiten adaptar la distribución de la energía al material y a la unión. La conformación dinámica del haz proporciona grados de libertad adicionales, por ejemplo, al soldar uniones de aluminio o de cobre-aluminio.

En la Cátedra de Tecnología Láser (LLT) de la Universidad RWTH de Aquisgrán, Julia Vielhauer colabora con el Fraunhofer ILT y otros socios para investigar cómo los haces láser con forma dinámica afectan a la zona de fusión y a las propiedades del material. Los investigadores pretenden controlar el aporte de energía en el espacio y en el tiempo, de modo que las propiedades de la unión puedan adaptarse a la aplicación específica.

Este avance responde a las necesidades de una industria de las baterías en la que la composición química de las celdas, los materiales y los formatos están cambiando rápidamente. En lugar de crear procesos y equipos rígidos desde cero para cada nuevo producto, los fabricantes pueden adaptar los procesos láser mediante el guiado del haz, los parámetros del proceso, la tecnología de sensores y el software.

No es más barato, pero sí más rápido, más flexible y más fiable

Para la industria europea de las baterías, esto apunta hacia un camino diferente al de la competencia directa en costes en el ámbito de las celdas estandarizadas producidas en masa. Surgen oportunidades allí donde diferentes aplicaciones requieren baterías especializadas, los volúmenes de producción varían y los fabricantes necesitan responder rápidamente a nuevos conceptos de celdas.

Europa cuenta con una amplia experiencia en tecnología láser, ingeniería mecánica, automatización y desarrollo de procesos. La clave estará en combinar estas capacidades para que los nuevos productos puedan pasar más rápidamente del desarrollo a una producción industrial estable.

Alexander Olowinsky se muestra convencido: «No tenemos por qué ser el proveedor más barato en todos los mercados. Lo que importa es nuestra capacidad para industrializar baterías y sistemas eléctricos de forma fiable, flexible y rápida. Ahí es donde vemos el futuro de la fabricación europea, y la tecnología láser nos proporciona muchas de las herramientas que necesitamos».

Por ello, LSE’26 presentó algo más que nuevas fuentes láser, sensores y procesos de fabricación. Las aportaciones de la industria de las baterías, la fabricación de automóviles, la ingeniería mecánica y la investigación demostraron cómo Europa puede responder a la creciente competencia: no copiando la producción en masa asiática, sino desarrollando conceptos de fabricación que puedan adaptarse rápidamente a nuevos productos y mercados. Es precisamente aquí donde la industria europea de las baterías tiene la oportunidad de recuperar el impulso.