Mit ihrer Technologie will sich eine junge Universitätsausgründung am Automotive-Markt durchsetzen. Die Idee: Kupferspulen künftig direkt aus den Entwicklungsdaten der Konstrukteure in die additive Fertigung überführen und so kürzere Entwicklungs- und Testzyklen ermöglichen.

Bild: Additive Drives

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Additive Fertigung von Kupferspulen Mit 3D-Druck zum leistungsfähigeren Elektromotor

23.07.2020

Mit einem neuartigen 3D-Druckverfahren wollen vier Ausgründer des Exist-Forschungstransfers „Additive Drives“ die Leistung und den Wirkungsgrad aktueller Elektromaschinen steigern. Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Kupferspule, die wesentlicher Bestandteil jedes Elektromotors ist.

„Wir denken den Elektromotor neu“, sagt Philipp Arnold. Der studierte Wirtschaftsingenieur ist zusammen mit Axel Helm, Dr. Jakob Jung und Lasse Berlingeiner einer der vier Ausgründer von „Additive Drives“ an der TU Freiberg. Laut ihm werden klassische Herstellverfahren für Elektromotoren bei den künftigen Antriebsaufgaben schnell an ihre Grenzen stoßen – sowohl in der Industrie als auch im Verkehr.

Die Produktion von Kupferspulen mittels 3D-Druck soll dieses Problem lösen. „Die betriebsoptimale Geometrie der additiven Bauteile ermöglicht eine Leistungssteigerung um bis zu 45 Prozent“, sagt Arnold. Zusammen mit seinen drei Kollegen will er die additive Fertigung von Kupferspulen deshalb innerhalb des kommenden Jahres am Markt etablieren und die Technologie weiterentwickeln.

Turbo in der Motorentwicklung

Bis zu sieben Monate dauert die traditionelle Fertigung von Prototypen für Elektromotoren. Grund dafür sind komplexe Wickelwerkzeuge, die gefertigt und eingerichtet werden müssen.

Im Gegensatz dazu benötigt das Kupfer-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 sollen dann vollständige Elektromotoren in kurzer Zeit entstehen.

Das 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, sollen klassischen Metallbauteilen aus gegossenem Stahl, Aluminium oder Kupfer damit in nichts nachstehen.

Unterstützung bis zur Marktreife

Gefördert wird die Ausgründung an der Professur für Additive Fertigung mit einem Exist-Forschungstransfer. Mit ihm „haben das BMWi und die TU Bergakademie Freiberg eine wesentliche Grundlage geschaffen, dass diese potenzialreiche Ausgründung ihre Produkte zur Marktreife entwickeln und sich in einem stark wachsenden Markt etablieren kann“, sagt Andre Uhlmann vom Gründernetzwerk Saxeed, das das Team von „Additive Drives“ in der ersten Förderphase unterstützt.

Website von „Additive Drives“

Bildergalerie

  • Der wissenschaftliche Mentor Prof. Dr. Henning Zeidler (links) und Andre Uhlmann vom Gründernetzwerk Saxeed (rechts) unterstützen das Gründerteam von „Additive Drives“, bestehend aus Philipp Arnold (zweiter von links), Lasse Berling (dritter von links), Dr. Jakob Jung (dritter von rechts) und Axel Helm (zweiter von rechts).

    Bild: Additive Drives

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