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Enerige & Management > Elektrofahrzeuge - Spulen aus dem 3D-Drucker für effizientere Motoren
Additiv gefertigte Spule für einen Elektromotor Foto: Additive Drives
ELEKTROFAHRZEUGE:
Spulen aus dem 3D-Drucker für effizientere Motoren
Durch die Fertigung von Spulen mit additiven Verfahren wollen Forscher der TU Freiberg Elektromotoren effizienter machen und so die Reichweite von E-Autos steigern.
 
Die Reichweite von Elektroautos lässt sich auf zwei Arten steigern: größere Akkus oder effizientere Elektromotoren. Da größere Akkus mit hohen Kosten und hohem Gewicht verbunden sind, fokussieren Entwickler zunehmend auf den zweiten Punkt.

Mit einem 3D-Druckverfahren wollen vier Ausgründer des neu gestarteten Forschungstransferprojektes „Additive Drives“ an der TU Bergakademie Freiberg Leistung und Wirkungsgrad aktueller Elektromaschinen steigern. Ihr Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Kupferspule. Diese soll künftig direkt aus den Entwicklungsdaten der Konstrukteure in die additive Fertigung überführt werden und so deutlich kürzere Entwicklungs- und Testzyklen ermöglichen.

Bis zu sieben Monate dauert die traditionelle Fertigung von Prototypen für Elektromotoren. Grund dafür sind komplexe Wickelwerkzeuge für die Spulen, die angefertigt und aufwendig eingerichtet werden müssen. Im Gegensatz dazu benötigt das kupferbasierte 3D-Druckverfahren keine zusätzlichen Werkzeuge und verkürzt die Fertigungszeit auf wenige Tage. Damit werden deutlich schnellere Testzyklen und Marktreifeprozesse möglich. In Zusammenarbeit mit einem Fertigungsnetzwerk für die Herstellung der anderen Komponenten entstehen so vollständige Elektromotoren in kurzer Zeit.

Das dafür verwendete Fertigungsverfahren des selektiven Laserschmelzens ist dabei ebenso wie das Kupfer-Rohmaterial auf die Anwendung optimiert. „Wir erreichen eine elektrische Leitfähigkeit von 100 Prozent nach dem International Annealed Copper Standard (IACS)“, erklärt Mitgründer Axel Helm. Als Spezialist für die additive Fertigung hat er den 3D-Druckprozess im Rahmen jahrelanger Forschungsarbeit zur Reife gebracht. Das Laserschmelzen garantiert zudem einen extrem festen Zusammenhalt der Komponenten. Sämtliche Materialeigenschaften, von der thermischen Leitfähigkeit bis zur Spannkraft, stehen klassischen Metallbauteilen aus gegossenem Stahl, Aluminium oder Kupfer daher in nichts nach.

Das Herstellen der Kupferspulen mittels 3D-Druck beschleunigt aber nicht nur die Fertigung, sondern erhöht auch die Effizienz der so gefertigten Motoren. Der Grund dafür ist, dass mittels additiver Fertigung Geometrien erzeugt werden können, die mit anderen Methoden nicht oder nur extrem aufwändig herzustellen sind. „Die betriebsoptimale Geometrie der additiven Bauteile ermöglicht eine Leistungssteigerung um bis zu 45 Prozent“, so der Wirtschaftsingenieur Philipp Arnold, ein weiterer der vier Ausgründer.
 


 
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Montag, 20.07.2020, 10:29 Uhr