„Unser Ziel ist es, innovative Technologien zur Produktion von elektrischen Antriebssystemen zu entwickeln, die zur nachhaltigen Mobilität und signifikanten Reduktion der CO2-Emissionen beitragen“, sagt Prof. Dr.-Ing. Balázs Magyar, Leiter der „Konstruktions- und Antriebstechnik“ an der Universität Paderborn. Der Lehrstuhl bildet zusammen mit Siemens die Konsortialleitung des Forschungsprojekts. Im Fokus stehen die Erforschung und Anwendung additiver Fertigungsverfahren zur Herstellung von E-Motoren.
„Wir setzen drei verschiedene Verfahren ein, um Gestaltungsfreiheiten zu nutzen und den Materialeinsatz zu optimieren. Der Schwerpunkt liegt auf der Weiterentwicklung hinsichtlich Prozessstabilität, Verarbeitung neuartiger Hochleistungswerkstoffe im Mono- und Multimaterialbereich, simulationsgestützter Konstruktion und KI-basierter Qualitätssicherung“, so Prof. Magyar weiter.
Höhere Leistungsdichte bei E-Motoren
Die Verfahren lassen eine Reduktion des Gewichts, des sogenannten Massenträgheitsmoments und eine Verbesserung der Kühlung zu, um die Leistungsdichte der E-Motoren zu erhöhen. Für den industriellen Einsatz werden E-Motordemonstratoren von Mercedes-Benz und Siemens weiterentwickelt, technisch-wirtschaftlich bewertet und in bestehende Gesamtsysteme integriert. Neben den optimierten E-Motoren wird auch die Dezentralisierung der Produktion ermöglicht, was die Abhängigkeit von globalen Lieferketten reduziert und die industrielle Resilienz stärkt.
„Durch den Vergleich der Fertigungsverfahren werden die mechanischen, thermischen und magnetischen Eigenschaften der E-Motoren analysiert und unter realen Bedingungen simulativ und experimentell validiert. Ziel ist es, sowohl eine technische als auch ökonomisch-ökologische Bewertung der Verfahren sowie der E-Motoren durchzuführen, um eine serienreife Produktion zu schaffen“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Mirko Schaper, Leiter des Lehrstuhls für Werkstoffkunde an der Universität Paderborn und Dekan der Fakultät für Maschinenbau.
Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, ressourcenschonendere und leistungsfähigere Antriebssysteme für die zukünftige Mobilität zu realisieren und die industrielle Produktion nachhaltig zu verbessern. Das Transfer- und Skalierungspotenzial sichert eine branchenübergreifende Wirkung, nicht nur im Bereich der E-Mobilität, sondern auch hinsichtlich steigender Effizienzklassen für stationäre E-Motoren gemäß EU-Vorgaben.
Zusammenarbeit von Industrie und Forschung
Zum Konsortium gehören neben der Universität Paderborn auch das Karlsruher Institut für Technologie (KIT-wbk Prof. Lanza/Prof. Zanger) und die Leibniz Universität Hannover (LUH-IAL Prof. Ponick). Industrielle Verbundpartner sind: Siemens, Mercedes-Benz, USU, Nikon SLM Solutions, Additive Drives, Schübel, QASS, Whitecell Eisenhuth, Indutherm Gießereitechnologie und Carbolite Gero. Die Unternehmen Additive Marking und Advanced Mechanical Engineering sind assoziierte Partner.
