Il Fraunhofer IFAM conduce ricerche su motori elettrici che utilizzano materie prime meno critiche.
Il Fraunhofer IFAM sta costruendo a Dresda una nuova infrastruttura di ricerca per motori elettrici, progettata per funzionare con materie prime meno critiche. Nel progetto SIREN si studiano, tra le altre cose, sistemi di propulsione senza terre rare e l’uso dell’alluminio al posto del rame nei avvolgimenti.
SIREN investiga su pacchetti di materiali multipli per nuove architetture dei motori.
Immagine: Fraunhofer IFAM
Per il progetto SIREN (Infrastruttura sovrana e versatile per motori elettrici della prossima generazione indipendenti dalle risorse) il Fraunhofer IFAM riceverà fino alla fine del 2028 un sostegno finanziario di oltre due milioni di euro. I fondi provengono dallo Stato libero di Sassonia e dal Fondo europeo per lo sviluppo regionale (EFRE).
L’obiettivo principale è quello di creare una catena di processi additivi basata sulla sinterizzazione, continua e integrata, per lo sviluppo e la produzione di motori elettrici. In questo modo sarà possibile combinare diversi materiali metallici tra loro e realizzare geometrie di componenti che con i metodi di produzione tradizionali sono difficili o addirittura impossibili da realizzare.
Un focus è posto sui cosiddetti pacchetti di lamiera multimateriale. In questi casi vengono combinati in modo mirato materiali paramagnetici e non magnetici. Sulla base di questo approccio, l’istituto intende sviluppare, tra le altre cose, motori a reluttanza ad alta velocità nonché sistemi di azionamento a magneti permanenti stimolati da ferriti. Tali concept di motore possono funzionare senza l’uso di terre rare.
Un altro approccio riguarda le avvolgimenti elettrici. Il Fraunhofer IFAM sta studiando se il rame possa essere sostituito dall’alluminio. Grazie all’integrazione di canali di raffreddamento specifici, si mira a migliorare le proprietà degli avvolgimenti in alluminio, consentendo così lo sviluppo di sistemi di azionamento elettrici più efficienti.
L’alluminio dovrebbe sostituire il rame negli avvolgimenti dei motori
Il contesto di questi lavori è la dipendenza dell’Europa da materie prime critiche. In particolare, per quanto riguarda le terre rare, l’approvvigionamento è fortemente concentrato in pochi paesi fornitori. Anche il rame acquisisce sempre maggiore importanza strategica con l’aumento dell’elettrificazione dei trasporti e dell’industria.
Questi studi completano altri approcci di ricerca finalizzati a ridurre tali dipendenze. Nel progetto UE NEO-CYCLE, il Fraunhofer IKTS e la TU Bergakademie Freiberg stanno sviluppando un metodo per recuperare terre rare come il neodimio da magneti ormai obsoleti. Mentre in quel progetto l’attenzione è concentrata sul riciclo, SIREN parte già dalla progettazione dei motori e analizza concetti di propulsione che possono funzionare completamente senza terre rare.
La nuova infrastruttura dovrebbe coprire l’intera catena di sviluppo, dalla progettazione dei materiali alla produzione di componenti complessi fino alla realizzazione di prototipi funzionanti. Secondo Fraunhofer IFAM, la combinazione prevista di tali tecniche in questa forma è unica in Europa.
Viene presa in considerazione in particolare le applicazioni che richiedono un’elevata densità di prestazioni e uno spazio ridotto. Oltre ai veicoli elettrici per strada, l’istituto menziona anche veicoli aerei e subacquei nonché altre applicazioni industriali.
Allo stesso tempo, l’infrastruttura dovrà essere utilizzata per progetti di sviluppo congiunti con le aziende. Un’attenzione particolare è rivolta alle aziende del settore degli sistemi di propulsione, dell’industria dei fornitori e della tecnologia di sintesi. Anche le piccole e medie imprese in Sassonia dovranno poter accedere ai nuovi metodi di produzione.