Fraunhofer IFAM forscht an E-Motoren mit weniger kritischen Rohstoffen
Das Fraunhofer IFAM baut in Dresden eine neue Forschungsinfrastruktur für Elektromotoren auf, die mit weniger kritischen Rohstoffen auskommen sollen. Im Projekt SIREN geht es unter anderem um Antriebe ohne Seltene Erden und Aluminium als Ersatz für Kupfer in den Wicklungen.
SIREN erforscht Multimaterial-Blechpakete für neue Motorarchitekturen.
Bild: Fraunhofer IFAM
Für das Projekt SIREN (Souveräne und versatile Infrastruktur für ressourcenunabhängige elektrische Antriebe der nächsten Generation) erhält das Fraunhofer IFAM bis Ende 2028 mehr als zwei Millionen Euro Förderung. Die Mittel stammen vom Freistaat Sachsen und aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE).
Im Mittelpunkt steht der Aufbau einer durchgängigen, sinterbasierten additiven Prozesskette für die Entwicklung und Fertigung elektrischer Antriebe. Damit sollen unterschiedliche metallische Werkstoffe miteinander kombiniert und Bauteilgeometrien realisiert werden können, die mit konmotorventionellen Fertigungsverfahren nur schwer oder gar nicht herstellbar sind.
Ein Schwerpunkt liegt auf sogenannten Multimaterial-Blechpaketen. Dabei werden weichmagnetische und nichtmagnetische Werkstoffe gezielt miteinander kombiniert. Auf dieser Basis will das Institut unter anderem hochdrehende Reluktanzmotoren sowie ferriterregte Permanentmagnetantriebe entwickeln. Solche Motorkonzepte können ohne Seltene Erden auskommen.
Ein weiterer Ansatz betrifft die elektrischen Wicklungen. Dort untersucht das Fraunhofer IFAM, ob Kupfer durch Aluminium ersetzt werden kann. Durch die Integration spezieller Kühlkanäle sollen die Eigenschaften der Aluminiumwicklungen verbessert und damit leistungsfähige elektrische Antriebe ermöglicht werden.
Aluminium soll Kupfer in Motorwicklungen ersetzen
Hintergrund der Arbeiten sind die Abhängigkeiten Europas bei kritischen Rohstoffen. Insbesondere bei Seltenen Erden ist die Versorgung stark auf wenige Lieferländer konzentriert. Auch Kupfer gewinnt mit der zunehmenden Elektrifizierung von Mobilität und Industrie weiter an strategischer Bedeutung.
Die Arbeiten ergänzen andere Forschungsansätze zur Verringerung dieser Abhängigkeiten. Beim EU-ProjektNEO-CYCLE, entwickeln das Fraunhofer IKTS und die TU Bergakademie Freiberg ein Verfahren, um Seltene Erden wie Neodym aus ausgedienten Magneten zurückzugewinnen. Während dort das Recycling im Mittelpunkt steht, setzt SIREN bereits beim Motordesign an und untersucht Antriebskonzepte, die ganz ohne Seltene Erden auskommen können.
Die neue Infrastruktur soll die gesamte Entwicklungskette von der Werkstoffentwicklung über die Fertigung komplexer Komponenten bis hin zu funktionsfähigen Demonstratoren abdecken. Nach Angaben des Fraunhofer IFAM ist die geplante Kombination der Verfahren in dieser Form europaweit einzigartig.
Adressiert werden insbesondere Anwendungen mit hohen Anforderungen an Leistungsdichte und Bauraum. Neben elektrischen Straßenfahrzeugen nennt das Institut auch Luft- und Unterwasserfahrzeuge sowie weitere industrielle Anwendungen.
Gleichzeitig soll die Infrastruktur für gemeinsame Entwicklungsprojekte mit Unternehmen genutzt werden. Ein besonderer Fokus liegt auf Firmen aus der Antriebstechnik, der Zulieferindustrie und der Sintertechnik. Auch kleine und mittlere Unternehmen in Sachsen sollen Zugang zu den neuen Fertigungsverfahren erhalten.