Ein Forschungsprojekt an der TU Chemnitz in Deutschland hat erstmals erfolgreich den 3D-Druck für alle wichtigen Teile eines Elektromotors unter Verwendung von Kupfer, Eisen und Keramik für den Druck hergestellt. Nach mehr als zweijähriger Arbeit wird ein Team unter der Leitung von Dr. Ralf Werner, Professor an der Technischen Universität Chemnitz, auf der diesjährigen Hannover Messe seinen Durchbruch präsentieren.

Der erste wichtige Schritt auf diesem Weg war die Fertigstellung einer vollständig 3D-gedruckten Spule. Die Spule hält Temperaturen von über 300 ° C stand und wurde im vergangenen Jahr erstmals von zwei akademischen Mitgliedern von Werner, Johannes Rudolph und Fabian Lorenz ausgezeichnet. Die Spule besteht hauptsächlich aus einem Kupferleiter und kann mit einer Eisen- oder Eisenlegierungskomponente kombiniert werden, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Keramikmaterialien werden verwendet, um die Kupferleiter voneinander sowie die Eisen- oder Eisenlegierungskomponenten zu isolieren.

Das Team verwendete für die Herstellung der Spulen modernere 3D-Druckkeramiken anstelle der für die Isolierung solcher Motoren verwendeten herkömmlichen Polymermaterialien. Diese Materialien haben eine höhere Temperaturbeständigkeit. "In den letzten zweieinhalb Jahren war es unser Ziel, die Temperatur, der Motoren standhalten können, drastisch zu erhöhen", sagte Werner.

Laut Rudolph "kann die mit herkömmlichen Isolationssystemen verbundene maximal zulässige Wicklungstemperatur von 220 ° C ein beträchtliches Maß überschreiten. Daher wird die Betriebstemperatur des Motors nur durch die ferromagnetischen Eigenschaften der Eisenkomponente begrenzt, während die ferromagnetischen Eigenschaften von Die Eisenkomponente Sie kann nur bei 700 ° C gehalten werden. "3D-gedruckte Keramiken halten der Hitze nicht nur besser stand, sondern leiten sie auch effizienter. Diese Erhöhung der Wärmeabgabe trägt zur Erhöhung der Leistungsdichte des Motors bei.

Für das innovative 3D-Druckverfahren des Teams werden Pasten verwendet, die wie beim FDM-Druck extrudiert und dann wie bei der SLS-Technologie zusammengesintert werden. Diese Pasten bestehen aus keramischen und metallischen Werkstoffen wie Kupfer und Eisen. Die viskose Paste wird mit einem besonders geeigneten Klebstoff zusammengehalten. Diese Technologie ermöglicht den gleichzeitigen 3D-Druck von Keramik- und Metallstrukturen. Dieser bahnbrechende Ansatz könnte weiterhin eine breite Palette potenzieller Anwendungen für die Herstellung elektrischer Geräte bieten. Wie wir im vergangenen Jahr berichteten, wurde dieses neue 3D-Druckverfahren in enger Zusammenarbeit mit der deutschen Firma ViscoTec, einem Experten für die Herstellung von Flüssigkeitsabsaugsystemen, entwickelt.

„Der im Labor der Universität Chemnitz gedruckte Motor ist ein Durchbruch und demonstriert gleichzeitig die Prinzipien unserer Technologie - er beweist die Machbarkeit unserer Technologie“, sagte Rudolf. Nachdem er an der Entwicklung dieser bahnbrechenden Fertigungstechnologie mitgewirkt hat, bereitet er sich nun darauf vor, neben Lorenz ein forschungsbasiertes Startup zu starten. Um das Interesse der Menschen zu wecken, zeigt das Team vom 23. bis 27. April auf der Hannover Messe seine 3D-Druckmotoren und die damit verbundenen Forschungsfortschritte.