Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017

Forscher der Professur Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe der TU Chemnitz wollen vollständige Elektromotoren im 3D-Multimaterialdruck herstellen

Elektromotoren werden heute in fast jedem Bereich eingesetzt. Dies betrifft Produkte, mit denen wir im täglichen Leben in Berührung kommen, wie Haushaltsgeräte, Kameras, Laptops und Kraftfahrzeuge. Aber auch Antriebsmaschinen für industrielle Produktionsanlagen kommen ohne Elektromotoren nicht aus.


Vordergrund: Schnitt durch eine gesinterte keramisch isolierte Spule. Hintergrund: Fertige Spule mit herausgeführter Kontaktierung.

Foto: TU Chemnitz/Johannes Rudolph


Fabian Lorenz (l.) und Johannes Rudolph beim Einrichten des neuen Multi-Materialdruckers in Leichtbauweise, der bis zu drei Werkstoffe parallel verarbeitet und höhere Druckgeschwindigkeiten erreicht

Foto: TU Chemnitz/Uwe Meinhold

„Schon heute werden Wirkungsgrade von über 90 Prozent erreicht. Verbesserungen sind mit Hilfe der derzeit eingesetzten Fertigungsverfahren kaum noch zu erreichen“, schätzt Prof. Dr. Ralf Werner, Leiter der Professur für Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe an der Technischen Universität Chemnitz ein. Allenfalls seien Steigerungen höchstens im Bereich von einem Prozent möglich, was aber meist mit steigenden Herstellungskosten und erhöhten Materialaufwand einherginge.

Um die Leistungsdichte von Elektromotoren deutlich steigern zu können, wie es zum Beispiel für Elektrofahrzeuge notwendig ist, sind völlig neue Herangehensweisen notwendig. Dieses Ziel verfolgen Johannes Rudolph und Fabian Lorenz, beide sind wissenschaftliche Mitarbeiter an der Professur für Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe.

Sie wollen mithilfe des 3D-Drucks nicht nur bereits bestehende Teile kopieren, sondern dessen Potential für die Fertigung von elektrischen Maschinen nutzen. Mithilfe von metallischen und keramischen Pasten, die durch ein Extrusionsverfahren schichtweise in Form gebracht und anschließend gesintert werden, streben die Chemnitzer Forscher den Druck von vollständigen elektrischen Motoren an.

Dieser Ansatz bietet gleich mehrere Vorteile: „Die keramische Isolation der elektrischen Leiter erlaubt eine deutlich höhere Einsatztemperatur bei gleichzeitig besserer Wärmeleitung, wodurch sich die Leistungsdichte steigern lässt. Zusätzlich können Kühlkanäle dort integriert werden, wo die Verlustwärme entsteht, um die Leistungsdichte weiter zu erhöhen“, erläutert Rudolph.

„Zudem wird durch das von uns weiterentwickelte 3D-Druckverfahren die Herstellung von Maschinentypen möglich, die naturgemäß eine sehr hohe Leistungsdichte haben“, ergänzt Lorenz. Die Chemnitzer haben dabei besonders Transversalflussmaschinen im Blick, deren Produktion bisher zu aufwändig ist. Diese erreichen deutlich höhere Kraftdichten als die derzeit eingesetzten Radialflussmaschinen und benötigen keine teuren Magnete aus seltenen Erden.

Die Herstellung von keramisch isolierten Spulen ist den beiden Wissenschaftlern bereits gelungen. „Die größte Hürde auf dem Weg zum gedruckten Elektromotor ist damit genommen, da diese Materialpaarung aufgrund der sehr unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften von Keramik und Kupfer eine besondere Schwierigkeit darstellt“, sagt Werner. Zurzeit arbeiten die Forscher daran, die dritte Komponente – nämlich das magnetisch aktive Eisen – in den Druckprozess zu integrieren.

Durch das Verfahren entfallen das aufwändige Paketieren der Elektrobleche und das Einbringen der Wicklung, wie es zurzeit bei der Fertigung von Elektromoren notwendig ist. Gleichzeitig wird auch die dreidimensionale Führung der magnetischen Flüsse, die zur Erzeugung des Drehmoments erforderlich sind, möglich.

Neben der Fertigung von elektrischen Maschinen ist der 3D-Multimaterialdruck auch für andere Technikbereiche interessant. So eröffnen sich zum Beispiel bei der Herstellung von Wärmetauschern ganz neue Möglichkeiten, da das Verfahren die Integration von Kühlgeometrien erlaubt, die mit anderen Fertigungstechnologien nicht herstellbar sind.

Die Ergebnisse ihrer gut anderthalbjährigen Forschung präsentieren die Chemnitzer erstmals vom 24. bis 28. April 2017 auf der Hannover Messe im Rahmen des Gemeinschaftsstandes „Forschung für die Zukunft“ (Halle 2, Stand A38). Dort hoffen Rudolph und Lorenz weitere Interessenten für ihr neues 3D-Multimaterialdruck-Verfahren gewinnen zu können, da die beiden in Zukunft eine Ausgründung aus der TU Chemnitz heraus planen.

Weitere Informationen erteilen Johannes Rudolph, Telefon 0371 531-38938, johannes.rudolph@etit.tu-chemnitz.de, sowie Fabian Lorenz, Telefon 0371 531-32482, fabian.lorenz@etit.tu-chemnitz.de.

Dipl.-Ing. Mario Steinebach | Technische Universität Chemnitz
Weitere Informationen:
http://www.tu-chemnitz.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie HANNOVER MESSE:

nachricht Hohe Akzeptanz vor Markteinführung - Die Entwicklung des Großschranksystems VX25 von Rittal
24.04.2018 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Rittal digitalisiert Fertigung - Produktion weltweit nach Industrie 4.0
25.04.2018 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: HANNOVER MESSE >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen

19.06.2018 | Physik Astronomie

Automatisierung und Produktionstechnik – Wandlungsfähig – Präzise – Digital

19.06.2018 | Messenachrichten

Überdosis Calcium

19.06.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics