Das Fraunhofer IFAM forscht an Elektromotoren, die weniger kritische Rohstoffe benötigen.
Fraunhofer IFAM errichtet in Dresden neue Forschungsinfrastruktur für Elektromotoren, die darauf ausgelegt sind, weniger kritische Rohstoffe zu verwenden. Das SIREN-Projekt konzentriert sich unter anderem auf Antriebe ohne Seltenearze sowie auf den Einsatz von Aluminium als Ersatz für Kupfer in den Windungen.
SIREN untersucht mehrmaterialbasierte Pakete für neue Motorauslegungen.
Bild: Fraunhofer IFAM
Bis Ende 2028 wird das Fraunhofer IFAM für das SIREN-Projekt (Sovereign and Versatile Infrastructure for Resource-Independent Electric Drives of the Next Generation) mehr als zwei Millionen Euro an Finanzmitteln erhalten. Die Mittel stammen vom Freistaat Sachsen sowie vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (ERDF).
Der Schwerpunkt liegt auf der Etablierung einer kontinuierlichen, auf Sintern basierenden Additivfertigungskette zur Entwicklung und Herstellung von Elektromotoren. Dadurch wird es möglich, verschiedene metallische Materialien miteinander zu kombinieren sowie Bauteilgeometrien herzustellen, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nur schwer oder gar nicht herstellbar sind.
Ein zentrales Forschungsfeld sind die sogenannten Multimaterial-Laminaten. Dabei geht es um die gezielte Kombination von weichmagnetischen und nichtmagnetischen Materialien. Auf dieser Grundlage strebt das Institut unter anderem die Entwicklung von Hochgeschwindigkeits-Reluktanzmotoren sowie Ferrit-angetriebenen Permanentmagnetantrieben an. Solche Motorkonzepte können ohne Seltenearze betrieben werden.
Ein weiterer Ansatz betrifft die elektrischen Wicklungen. Hier untersucht das Fraunhofer IFAM, ob Kupfer durch Aluminium ersetzt werden kann. Durch die Integration spezieller Kühlkanäle sollen die Eigenschaften von Aluminiumwicklungen verbessert werden, um leistungsstarke Elektroantriebe zu ermöglichen.
Aluminium ersetzt Kupfer in Motorenwicklungen
Hintergrund dieser Arbeit ist Europas Abhängigkeit von wichtigen Rohstoffen. Insbesondere die Versorgung mit Seltenen Erden ist stark auf wenige Lieferländer konzentriert. Kupfer gewinnt zudem an strategischer Bedeutung durch die zunehmende Elektrifizierung im Verkehrssektor und in der Industrie.
Diese Arbeit ergänzt andere Forschungsansätze, die darauf abzielen, diese Abhängigkeiten zu verringern. Im Projekt NEO-CYCLE EU entwickeln Fraunhofer IKTS und TU Bergakademie Freiberg einen Prozess zur Rückgewinnung von Seltenen Erden wie Neodym aus außer Dienst gestellten Magneten. Während NEO-CYCLE sich auf das Recycling konzentriert, beginnt SIREN bereits in der Motorentwurfsphase und untersucht Antriebskonzepte, die vollständig ohne Seltenen Erden funktionieren können.
Die neue Infrastruktur soll die gesamte Entwicklungskette abdecken – von der Materialentwicklung und Herstellung komplexer Komponenten bis hin zu funktionalen Demonstratoren. Laut dem Fraunhofer IFAM ist die geplante Kombination der Prozesse in dieser Form in Europa einzigartig.
Der Schwerpunkt liegt insbesondere auf Anwendungen mit hohen Anforderungen an Leistungsdichte und Installationsfläche. Neben elektrischen Straßenfahrzeugen nennt das Institut auch luft- und wassergebundene Fahrzeuge sowie weitere industrielle Anwendungen.
Gleichzeitig soll die Infrastruktur für gemeinsame Entwicklungsprojekte mit Unternehmen genutzt werden. Besonderes Augenmerk gilt Unternehmen aus den Bereichen Antriebstechnik, Zulieferindustrie und Sintertechnologie. Auch kleine und mittlere Unternehmen in Sachsen sollen Zugang zu den neuen Fertigungsverfahren erhalten.