El Fraunhofer IFAM investiga motores eléctricos que requieren menos materias primas críticas.
Fraunhofer IFAM está construyendo una nueva infraestructura de investigación en Dresde para motores eléctricos diseñados para utilizar menos materias primas críticas. El proyecto SIREN se centra, entre otras cosas, en sistemas de accionamiento sin elementos de tierras raras y en el uso del aluminio como sustituto del cobre en los devanados.
SIREN explora paquetes de láminas multimateriales para nuevas arquitecturas de motores.
Imagen: Fraunhofer IFAM
Hasta finales de 2028, el Fraunhofer IFAM recibirá más de dos millones de euros en financiación para el proyecto SIREN (Infraestructura Soberana y Versátil para Accionamientos Eléctricos Independientes de Recursos de la Próxima Generación) provenientes del Estado Libre de Sajonia y del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).
El objetivo es establecer una cadena de procesos aditivos continuos basados en sinterización para el desarrollo y fabricación de accionamientos eléctricos. Esto permitirá combinar diferentes materiales metálicos y crear geometrías de componentes que resultan difíciles o imposibles de producir con métodos de fabricación convencionales.
Un área clave de enfoque son las llamadas laminaciones multimateriales. Estas implican la combinación específica de materiales magnéticos blandos y no magnéticos. Sobre esta base, el instituto pretende desarrollar, entre otras cosas, motores de reluctancia de alta velocidad y sistemas de accionamiento con imanes permanentes excitados por ferrita. Dichos conceptos de motores pueden funcionar sin elementos de tierras raras.
Otro enfoque se refiere a las bobinas eléctricas. En este caso, Fraunhofer IFAM está investigando si el cobre puede ser reemplazado por aluminio. Mediante la integración de canales de enfriamiento especiales, se pretende mejorar las propiedades de las bobinas de aluminio, lo que permitirá accionamientos eléctricos de alto rendimiento.
Aluminio para reemplazar al cobre en las bobinas de los motores
El contexto de este trabajo es la dependencia de Europa de materias primas críticas. En particular, el suministro de elementos de tierras raras está altamente concentrado en un reducido número de países proveedores. El cobre también adquiere importancia estratégica debido a la creciente electrificación del transporte y la industria.
Este trabajo complementa otros enfoques de investigación orientados a reducir estas dependencias. En el proyecto NEO-CYCLE EU, Fraunhofer IKTS y TU Bergakademie Freiberg están desarrollando un proceso para recuperar elementos de tierras raras como el neodimio de imanes fuera de servicio. Mientras que NEO-CYCLE se centra en el reciclaje, SIREN parte de la fase de diseño del motor, explorando conceptos de accionamiento que puedan funcionar completamente sin elementos de tierras raras.
La nueva infraestructura está destinada a abarcar toda la cadena de desarrollo, desde el desarrollo de materiales y la fabricación de componentes complejos hasta los prototipos funcionales. Según Fraunhofer IFAM, la combinación de procesos planificada es única en Europa en esta forma.
El enfoque está particularmente en aplicaciones con altas exigencias en cuanto a densidad de potencia y espacio de instalación. Además de los vehículos eléctricos de carretera, el instituto también menciona vehículos aéreos y submarinos, así como otras aplicaciones industriales.
Al mismo tiempo, la infraestructura se utilizará para proyectos de desarrollo conjunto con empresas. Se presta especial atención a las empresas de los sectores de tecnología de accionamiento, industria de proveedores y tecnología de sinterización. Las pequeñas y medianas empresas de Sajonia también podrán acceder a los nuevos procesos de fabricación.