Das AZL-Konsortium beginnt mit dem Bau von Varianten von CFRP-Rotorhülsen sowie der Prüfstände zur Erprobung derselben.
EV Engineering News
Veröffentlicht am 6. August 2026 von Chris Ruoff & unter der Kategorie Newswire, The Tech.
Ein von AZL Aachen koordiniertes Branchenkonsortium setzt einen systematischen Vergleichsmaßstab für Rotorhülsen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFRP) in die Praxis um und vergleicht dabei Presspass- sowie Direktwicklungsverfahren sowie verschiedene Fertigungswege und Materialsysteme. Zudem entwickelt die Gruppe Methoden zur Charakterisierung, die sie zur Bewertung mechanischer, thermischer Eigenschaften sowie der Langzeitleistung einsetzen wird.
CFRP-Hülsen werden über Hochgeschwindigkeitsmotorenräder angebracht, um die Magnete gegen zentrifugale Kräfte an Ort und Stelle zu halten. Sie sind außerdem vorgespannt, damit sie auch bei Ausdehnung des Räders im Betrieb fest bleiben.
Die Vergleichsstudie wird zwei Konstruktionsstrategien verwenden – Press-Fit-Hülsen sowie direktes Winden auf den Rotor – sowie drei Herstellungsverfahren: Nassfilamentwinden, Towpreg-Winden und Thermoplastbandwinden. Ein Referenzrotor mit einer Oberflächengeschwindigkeit von etwa 200 m/s wird sicherstellen, dass Unterschiede zwischen Materialien und Verfahren nicht durch inkonsistente Konstruktionsannahmen überdeckt werden.
Auf der Materialseite des Programms werden High-End-Lösungen mit kosteneffektiven Industriematerialien verglichen. Laut dem Unternehmen werden High-End-Qualitäten oft als technisch sichere Option gewählt, da zuverlässige Vergleichsdaten zum zusätzlichen Leistungsnutzen pro investiertem Kostenanteil fehlen. Das Spektrum der Kohlenstofffasern reicht von wirtschaftlichen Industrieklassen bis hin zu Hochleistungsfasern mit unterschiedlichen Steifigkeits- und Festigkeitswerten sowie entsprechend unterschiedlichen Preisen. Auf der Matrixseite untersucht das Konsortium Epoxidharze sowie mehrere thermoplastische Polymere, deren mechanische Eigenschaften – insbesondere in der Nähe der zulässigen Temperaturgrenzen – nicht nur die Festigkeit, die Vorbelastungsbewahrung und das Langzeitzustandverhalten beeinflussen, sondern auch die Verarbeitungsmöglichkeiten, Zykluszeiten, Produktionskapazitäten und die Gesamtkosten.
Das Konsortium entwickelt einen angepassten Split-Disk-Test, eine Messmethode zur Vorbelastung, ein nicht rotierendes Prüfstandssystem für radiale Belastungen sowie Tests unter hohen Temperaturen über lange Zeiträume. Jede Methode wird im Rahmen des Projekts entwickelt, analysiert, optimiert und validiert, wodurch laut AZL eine Bewertungskette entsteht, die verschiedene Materialtypen, Temperaturstufen und Belastungsfälle abdeckt.
Zudem werden im Projekt die Produktionskapazitäten, Prozessketten und Kosten bewertet. Die wirtschaftliche Analyse umfasst den gesamten Weg von der Rohstoffe bis zum fertigen, gehüllten Rotor. Besondere Aufmerksamkeit gilt der erreichbaren Materialausnutzung, da sie die Wandstärke, die Ausdehnung des Rotors, den Luftspalt und letztendlich die Gesamtleistung des Motors beeinflusst.
Die Partner im Joint Partner Project erhalten eine Vergleichsmatrix, Korrelationsanalysen mittels computergestützter Ingenieurmethoden (CAE), Kostenvergleiche, eine Bewertung der Prozesskosten, Kriterien für die Materialauswahl, Empfehlungen je nach Motorart sowie eine validierte Testmethode. Konkrete Werte, Ranglisten sowie ergebnisbezogene Schlussfolgerungen zu bestimmten Materialien oder Prozessen bleiben innerhalb des Konsortiums, und neue Partner können weiterhin die verbleibenden Testkampagnen sowie die Charakterisierungsmethoden beeinflussen.
„Das Joint Partner Project ist als gemeinsame Entscheidungsplattform konzipiert: Es verbindet Nutzer von Elektromotoren, Hersteller und Entwickler mit der Verbundwerkstoffindustrie und schafft eine solide Grundlage zur Bewertung von Materialien, Designs und Fertigungstechnologien aus technischer sowie wirtschaftlicher Sicht“, sagte Philipp Fröhlig, Leiter der Industriedienste bei AZL.
Quelle: AZL Aachen
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