Einblick HörgerätefabrikSonderteil Batterien und Akkus

Ich drücke einen schweren, milchigen Plastikvorhang zur Seite, wie ich ihn schon mal bei Kühlhäusern gesehen habe, dann stehe ich in einer Vorhalle, in der gleich eine Plexiglasbox mit Einweg-Gehörschutz in hellem Grün ins Auge fällt.

Die Zellenmontage in der neuen Hörgerätefabrik. Die Tagesproduktion ergibt, aufeinandergestapelt, einen Turm, der höher ist als der Mount Everest.

Dieser ist Vorschrift in der nachfolgenden Fertigungshalle, in der bei VARTA Microbattery im schwäbischen Ellwangen die Hörgerätebatterien der Marke „power one“ hergestellt werden. Noch einen Plastikvorhang beiseite drücken, dann bin ich mittendrin.

Es ist laut. Unzählige Maschinen stehen in der großen Halle. Es ist ein Gemisch aus Rattern, Luftdruckstößen und Rumpeln zu hören – es klingt wie eine extrem laute Kombination aus verschiedenen Staubsaugern plus Waschmaschinen im Schleudergang. Jeder der automatisch arbeitenden Fertigungsroboter, die zur Lärmdämpfung mit einer Schallschutzverglasung versehen sind, bewegt sich in einem einheitlichen Rhythmus. So entsteht ein vielstimmiges Orchester mit unterschiedlicher Frequenz und Rhythmik. Aus dünnen Rohrleitungen über den Maschinen entweicht hier und da etwas Wasserdampf, um die Luftfeuchtigkeit konstant zu halten. Vereinzelt stehen Menschen zwischen den Maschinen und bestücken und kontrollieren diese.

Herstellung BatterienVollautomatisch und in rasantem Tempo verläuft nicht nur die Produktion, sondern auch die stetige Kontrolle und Überwachung der einzelnen Fertigungsschritte mittels Kameras.

„Die Produktion ist hochautomatisiert“, erklärt mir Winfried Wolf, der zuständige Leiter der Fertigung bei VARTA Microbattery, dem nach eigenen Angaben weltweit größten Hersteller von Hörgerätebatterien. „Nur so ist es möglich, die Batterien in Deutschland wettbewerbsfähig herzustellen.“ Jeder einzelne Fertigungsschritt werde zudem, ebenfalls meist vollautomatisch, elektronisch oder optisch geprüft, um eine gleichbleibend hohe Qualität zu gewährleisten. „Nur wenn jeder Einzelschritt präzise ausgeführt wird, stimmt das Gesamtergebnis – also Qualität und Leistung“, begründet Winfried Wolf das aufwendige Verfahren.

Nun stehen wir an der ersten Maschine – fast alle entstanden nach individuellen Bedürfnissen im unternehmenseigenen Engineering-Bereich (dieser besteht aus dem mechanischen und elektronischen Konstruktionsbereich, der Arbeitsvorbereitung, dem Werkzeugbau, dem Maschinenbau und der Elektrowerkstatt): An zwei nebeneinander laufenden Produktionsstraßen wird einerseits aus einem fortlaufenden Stahlband der Becher, also das untere Teil des Batteriegehäuses, der später die Kathode (Pluspol) enthält, geformt und ausgeschnitten. Andererseits wird parallel aus einem Trimetall der Batteriedeckel (enthält später die Anode, den Minuspol) geformt und ausgestanzt. In einer separaten Fertigungshalle werden in speziell angefertigten Spritzgusswerkzeugen die Dichtungen hergestellt. Des Weiteren werden die Dichtungen mit einer patentierten Beschichtung versehen und anschließend in rasanter Geschwindigkeit montiert. Parallel dazu wird eine Beschichtung aufgebracht, welche ein Auslaufen der Batterie verhindert.

Die nächste Maschine in der großen Fertigungshalle ordnet die Becher und Deckel automatisch lagerichtig, jeweils mit der offenen Seite nach oben, für die weiteren Produktionsschritte. Dann geht’s in Reih und Glied weiter. Mit Vakuumgreifern werden gleichzeitig mehrere Becher beziehungsweise Deckel angesaugt und für die weiteren Schritte in Montageeinsätze gelegt. Begleitet von stetigem „tack“ – „tack“ – „tack“ wird nun jeweils in die Becher Luftverteilerpapier gelegt. „Dies ist ein spezielles Vlies, das Sauerstoff kontrolliert einströmen lässt“, erklärt mir Wolf. Eine Kamera überwacht die exakte Positionierung des eingestanzten Vlieses.

Währenddessen erhalten die Deckel auf der parallelen Fertigungsstraße eine Beschichtung, die ein Auslaufen der Batterie verhindern soll.

Als Nächstes wird die Kathode, das „Herzstück“ der Batterie, in die Becher eingestanzt. Die Herstellung und genaue Zusammensetzung der Kathode, die aus mehreren Schichten unterschiedlicher Materialien besteht, wird streng geheim hinter verschlossenen Türen hergestellt. Gleichzeitig werden in die Deckel die Anoden aus Zinkpulver sowie ein Elektrolyt eingebracht.

Jetzt ist der große Moment gekommen: „die Hochzeit“, wie Winfried Wolf es nennt. „Pfft“ – „zisch“ – „tack“. Schon ist die Ehe vollzogen, jeder Becher hat zu seinem Deckel gefunden. In einer Fügestation werden dabei die hochpräzisen Teile zusammengesteckt. Dann geht’s zügig weiter: Alle Komponenten werden nochmals vollautomatisch auf Vollständigkeit überprüft, bevor die Batterien im Verschlussautomaten ankommen. Der Boden bebt hier ein wenig vom Dröhnen der Maschine, die den Batterierand durch einen speziellen Vorgang („Bördeln“) verschließt. Die fertigen Batterien werden dann in die Verpackungsfabrik gebracht.

Arno Niedermayer, Key Account Manager bei VARTA Microbattery, ergänzt, dass von jeder Produktion einige Batterien als Muster entnommen werden, die unter verschiedenen Umgebungsbedingungen (Luftfeuchtigkeit, Temperatur) gelagert und über einen Zeitraum von drei Jahren immer wieder verschiedenen Tests unterzogen werden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse tragen sowohl zur Qualitätssicherung wie zur Optimierung der Batterien und Nachverfolgbarkeit der Chargen bei.
Getestet – verpackt – verschickt

Nicht ganz so laut wie in der Fertigung geht es in einer anderen Fabrikhalle in den Bereichen Prüfen und Verpacken zu. Dort herrschen eher quietschende Geräusche und das stetige „pfft“ – „pfft“ – „pfft“ von mit Luftdruck arbeitenden Maschinen vor. Hier werden die Batterien zuerst dem Prüfautomat zugeführt, der diese selbstständig auf Herz und Nieren prüft, begleitetet von stetigem „klack“ – „plong“ – „klack“ – „plong“. Dabei erfolgt die Kontrolle der Batteriezellenhöhe, schließlich werden die Impedanz (Innenwiderstand der Batterie;
je kleiner der Wert, desto höher der Strom, den die Batterie abgeben kann) und die Spannung unter Belastung gemessen.

Herstellung BatterienDie Produktion von Batterien ist hoch automatisiert. Hier zu sehen ist die Verpackung der Hörgerätebatterien in Versandkartonagen.

Batteriezellen, die alle Tests bestanden haben, wandern aufs Transportband und gelangen direkt weiter in die Verpackungsanlage. Hier sausen Maschinenarme schnell hin und her beziehungsweise hoch und runter. In einer Maschine werden die speziellen Verpackungen, Blister genannt, aus PET-Folie von der Rolle geformt und ausgestanzt. Die Hörgerätebatterien werden in die Blister platziert, dann erhalten sie ihren speziell entwickelten Abkleber (Tab). Dieser muss genau so fest auf der Batterie sitzen, dass keine Luft einströmt, aber er auch leicht und ohne Kleberreste entfernt werden kann. Eine Kamera prüft, ob der Tab jeweils mittig auf den Batterien sitzt, ansonsten wird dieser Blister automatisch ausgeschleust.

In einem weiteren Schritt der Verpackungsstraße wird die Rückseite aus Pappe, die sogenannte Blisterkarte, zugeführt und mit dem Blister versiegelt. Dann werden noch das Garantie- und Qualitätsetikett aufgeklebt; aufgedruckt werden zudem das Chargen- und Verfallsdatum. Jeweils zehn Batteriepäckchen werden dann automatisch in eine Schachtel verpackt und mit dem entsprechenden Etikett versehen, begleitet vom surrenden Geräusch eines Nadeldruckers. Eine kurze Kontrolle des Gewichts zeigt, ob die richtige Anzahl Päckchen enthalten sind. Schließlich verpackt ein gelber, einarmiger Verpackungsroboter je fünf Schachteln in einen Karton, verklebt und etikettiert diesen. Der Karton wird dann auf eine Palette gestapelt, die anschließend an den Kunden versandt wird.

Es ist also ganz schön viel Hightech im Einsatz, bis eine Hörgerätebatterie fertig ist. Doch dieser Einsatz lohnt sich sicherlich. Anja Facius

So funktionieren Hörgerätebatterien


Funktion Batterie
Herstellung und Aufbau einer Zink-Luft-Knopfzelle

Jede Batterie besteht aus drei Hauptkomponenten: dem Pluspol (Kathode), dem Minuspol (Anode) und dem elektrolytgetränkten Separator, der die beiden Pole voneinander trennt, durch den aber während des Betriebs Ionen wandern. Diese Hauptkomponenten werden in ein Zellgehäuse eingebaut.

Die überwiegend in Hörgeräten verwendeten Zink-Luft-Batterien bestehen aus einer Anode mit Zinkpulver, die Kathode wird aus einer Katalysatorelektrode mit Aktivkohle gebildet, der Elektrolyt ist eine Kaliumhydroxid-Lösung (Kalilauge). Die Zuführung des Sauerstoffs erfolgt über kleine Luftlöcher auf der Seite des Pluspols der Batterie, die bis zum Einsatz der Knopfzelle durch einen speziellen Abkleber versiegelt werden. Sobald die Luftlöcher geöffnet werden, wird Sauerstoff zugeführt. Im elektrischen Betrieb findet die Reduktion des Sauerstoffs an der Katalysatorelektrode statt (positive Elektrode) und im Gegenzug wird Zink (negative Elektrode) oxidiert. In Betrieb liefert die Zink-Luft-Batterie eine Spannung je nach Belastung von 1,2 bis 1,35 Volt (V) (Leerlaufspannung 1,45 V). Die elektrochemische Reaktion setzt so lange Energie frei, bis der Zinkvorrat vollständig aufgebraucht ist.

Ursprünglich wurde die Zink-Luft-Batterie als umweltfreundlicher Ersatz der Quecksilberoxidzelle entwickelt. Heute bietet die Zink-Luft-Batterie in der Bauform der Knopfzelle eine besonders hohe Energiedichte. Damit und durch die gleichmäßige Entladungskurve mit einer hohen Spannungslage bietet sie die optimale Stromversorgung für Hörsysteme.

In Hörgeräten können auch wiederaufladbare Nickel-Metallhydrid-Akkus eingesetzt werden. Bei diesen wird die elektrische Energie in einer Wasserstoffspeicherlegierung (an der negativen Elektrode) und im Nickelhydroxid (an der positiven Elektrode) gespeichert. Der einzigartige Vorteil der Verwendung von Nickel-Metallhydrid-Akkus ist die Spannungskompatibilität zur Zink-Luft-Batterie, sodass ein Austausch problemlos möglich ist. In Betrieb liefert der Nickel-Metallhydrid-Akku eine Spannung je nach Belastung von 1,2 bis 1,35 V.


Tradition verpflichtet

Mehrere Millionen Hörgerätebatterien (Zink-Luft-Zellen) werden beim Traditionsunternehmen VARTA Microbattery pro Jahr hergestellt, so das Unternehmen. Stapelt man eine Tagesproduktion an Batterien aufeinander, entspricht das einem Turm, der höher als der Mount Everest ist. Dafür wird an insgesamt drei Zink-Luft-Zell-Fertigungslinien im Drei-Schicht-Betrieb rund um die Uhr gearbeitet. Bis Ende dieses Jahres soll die komplette Produktion in der Ende 2012 eingeweihten Hörgerätebatterienfabrik untergebracht sein. In der Fertigungsstätte konnten neueste Technologien umgesetzt werden, die beste Produktqualität ermöglichen und für nachhaltigen Umweltschutz sorgen sollen.

Alle vier Baugrößen von Batterien und Akkus (von klein nach groß: 10 = gelb, 312 = braun, 13 = orange, 675 = blau) werden vom Unternehmen hergestellt. Dafür können die Fertigungslinien entsprechend umgestellt werden. Daneben gehören quecksilberfreie Hörgerätebatterien und Batterien für Cochlea-Implantate zum Sortiment.

Insgesamt sind am Hauptsitz Ellwangen etwa 655 Mitarbeiter tätig, davon rund 150 in Forschung und Entwicklung. Weltweit beschäftigt das Unternehmen nach eigenen Angaben circa 2 000 Mitarbeiter an 13 Standorten. Geliefert werden die Batterien des Unternehmens in mehr als 100 Länder. VARTA Microbattery erwirtschaftet aktuell einen Umsatz von rund 170 Millionen Euro pro Jahr.

Impressum | Datenschutz | Kontakt | Abonnieren | Mediadaten

© 2018 hoerakustik.net