Il Fraunhofer IFAM studia i motori elettrici che richiedono meno materie prime critiche
Fraunhofer IFAM sta costruendo una nuova infrastruttura di ricerca a Dresda per motori elettrici progettati per utilizzare meno materie prime critiche. Il progetto SIREN si concentra, tra le altre cose, su sistemi di azionamento senza elementi a terra rara e sull’uso dell’alluminio come sostituto del rame nei avvolgimenti.
SIREN esplora soluzioni basate su pacchetti multi-materiali per nuove architetture di motori.
Immagine: Fraunhofer IFAM
Fraunhofer IFAM riceverà più di due milioni di euro in finanziamenti per il progetto SIREN (Infrastrutture Sovrane e Versatili per Motori Elettrici Indipendenti dalle Risorse della Prossima Generazione) entro la fine del 2028. I fondi proverranno dallo Stato Libero di Sassonia e dal Fondo Europeo per lo Sviluppo Regionale (ERDF).
L’obiettivo è quello di creare una catena di processi additivi basata sulla sinterizzazione per lo sviluppo e la produzione di motori elettrici. Ciò permetterà di combinare diversi materiali metallici e di realizzare geometrie di componenti difficili o impossibili da produrre con i metodi tradizionali di fabbricazione.
Un ambito chiave di attenzione riguarda le cosiddette laminazioni multimateriali. Queste prevedono la combinazione mirata di materiali soft-magnetici e non magnetici. Sulla base di ciò, l’istituto mira a sviluppare, tra le altre cose, motori a riluttanza ad alta velocità e sistemi a magneti permanenti eccitati con ferrite. Tali concept di motori possono funzionare senza elementi a terra rara.
Un altro approccio riguarda gli avvolgimenti elettrici. In questo contesto, il Fraunhofer IFAM sta studiando se il rame possa essere sostituito dall’alluminio. Integrando canali di raffreddamento speciali, si intendono migliorare le proprietà degli avvolgimenti in alluminio, consentendo così l’uso di sistemi elettrici ad alte prestazioni.
L’alluminio al posto del rame negli avvolgimenti dei motori
Il contesto di questo lavoro è la dipendenza dell’Europa da materie prime critiche. In particolare, l’approvvigionamento di elementi di terra rara è fortemente concentrato in pochi paesi fornitori. Anche il rame sta acquisendo un’importanza strategica con l’aumento dell’elettrificazione dei trasporti e dell’industria.
Questo studio completa altri approcci di ricerca finalizzati a ridurre tali dipendenze. Nel progetto NEO-CYCLE EU, Fraunhofer IKTS e TU Bergakademie Freiberg stanno sviluppando un processo per recuperare elementi di terra rara come il neodimio da magneti dismessi. Mentre NEO-CYCLE si concentra sul riciclo, SIREN parte dalla fase di progettazione del motore, esplorando concetti di azionamento che possono funzionare interamente senza elementi di terra rara.
La nuova infrastruttura è pensata per coprire l’intera catena di sviluppo, dalla progettazione dei materiali e dalla produzione di componenti complessi fino ai prototipi funzionali. Secondo il Fraunhofer IFAM, questa combinazione di processi pianificata è unica in Europa in questa forma.
L’attenzione è rivolta in particolare a applicazioni che richiedono un’elevata densità di potenza e uno spazio di installazione ridotto. Oltre ai veicoli stradali elettrici, l’istituto menziona anche veicoli aerei e sottomarini, nonché altre applicazioni industriali.
Allo stesso tempo, l’infrastruttura dovrà essere utilizzata per progetti di sviluppo congiunto con le aziende. Un’attenzione particolare è rivolta alle imprese dei settori della tecnologia di trazione, dell’industria dei fornitori e della tecnologia di sinterizzazione. Anche le piccole e medie imprese in Sassonia avranno accesso ai nuovi processi di produzione.