Fraunhofer IFAM prowadzi badania nad silnikami elektrycznymi wykorzystującymi mniej krytyczne surowce.
Fraunhofer IFAM buduje w Dreźnie nową infrastrukturę badawczą dla silników elektrycznych, która ma funkcjonować przy użyciu mniej krytycznych surowców. W projekcie SIREN zajmuje się między innymi napędami bez rzadkich ziemin oraz użyciem aluminium zamiast miedzi w uzwojeniach.
SIREN bada pakiety z wielomateriałowych blach przeznaczone do nowych architektur silników.
Zdjęcie: Fraunhofer IFAM
Dla projektu SIREN (Suwerenna i wielofunkcyjna infrastruktura dla niezależnych od zasobów silników elektrycznych następnej generacji) Fraunhofer IFAM otrzyma do końca 2028 roku ponad dwa miliony euro dotacji. Środki pochodzą od wolnego stanu Saksonia oraz z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego (EFRE).
W centrum uwagi znajduje się budowa spójnego, opartego na sinterowaniu łańcucha procesów adytywnych przeznaczonych do rozwoju i produkcji silników elektrycznych. Dzięki temu ma być możliwe łączenie różnych materiałów metalicznych oraz tworzenie geometrii elementów, które przy konwencjonalnych metodach produkcji są trudne lub w ogóle niemożliwe do wytworzenia.
Kluczowym obszarem badań są tak zwane pakiety blachowe z wielu materiałów. W tym przypadku celowo łączy się ze sobą materiały miękko magnetyczne i niemagnetyczne. Na tej podstawie instytut zamierza między innymi opracować silniki o wysokiej prędkości obrotowej z zastosowaniem efektu relutancji oraz napędy na trwałych magnesach z aktywacją ferrytową. Takie koncepcje silników mogą funkcjonować bez metali rzadkich.
Kolejnym podejściem są obwody elektryczne. W tym zakresie Fraunhofer IFAM bada, czy miedź może zostać zastąpiona aluminium. Dzięki zintegrowanym specjalnym kanałom chłodzącym ma zostać poprawiona charakterystyka obwodów z aluminium, co umożliwi stworzenie wydajnych napędów elektrycznych.
Aluminium ma zastąpić miedź w obwodach silników
Tłem tych badań są zależności Europy od kluczowych surowców. Szczególnie w przypadku ziem rzadkich zaopatrzenie jest silnie skoncentrowane w niewielu krajach dostawczych. Miedź również zyskuje na znaczeniu strategicznym wraz z rosnącą elektryfikacją transportu i przemysłu.
Te prace uzupełniają inne podejścia badawcze zmierzające do zmniejszenia tych zależności. W ramach projektu UE NEO-CYCLE instytucja Fraunhofer IKTS oraz TU Bergakademie Freiberg opracowują metodę odzyskiwania ziem rzadkich, takich jak neodym, z zużytych magnesów. Podczas gdy tam w centrum uwagi znajduje się recykling, projekt SIREN koncentruje się już na projektowaniu silników i bada koncepcje napędowe, które mogą funkcjonować bez użycia ziem rzadkich.
Nowa infrastruktura ma obejmować cały łańcuch rozwojowy – od opracowywania materiałów, przez produkcję złożonych komponentów, aż po funkcjonalne prototypy. Według Fraunhofer IFAM planowana kombinacja tych metod w takiej formie jest unikalna w skali europejskiej.
Celuje ona szczególnie w zastosowania wymagające wysokiej gęstości mocy i niewielkiej przestrzeni montażowej. Oprócz pojazdów drogowych elektrycznych instytut wymienia również pojazdy powietrzne i podwodne oraz inne zastosowania przemysłowe.
Jednocześnie infrastruktura ma służyć do wspólnych projektów rozwojowych z przedsiębiorstwami. Szczególny nacisk kładzie się na firmy z dziedziny technologii napędowych, przemysłu dostawczego oraz technologii spiekania. Małe i średnie przedsiębiorstwa w Saksonii również mają mieć dostęp do nowych metod produkcji.