Fraunhofer IFAM bada silniki elektryczne wykorzystujące mniej kluczowych surowców.
Fraunhofer IFAM buduje nową infrastrukturę badawczą w Dreźnie dla silników elektrycznych zaprojektowanych tak, by wykorzystywać mniej kluczowych surowców. Projekt SIREN koncentruje się między innymi na napędach bez pierwiastków ziem rzadkich oraz na użyciu aluminium zamiast miedzi w uzwojeniach.
SIREN bada wielomateriałowe rozwiązania w postaci pakietów blachowych dla nowych architektur silników.
Zdjęcie: Fraunhofer IFAM
Do końca 2028 roku Fraunhofer IFAM otrzyma ponad dwa miliony euro na finansowanie projektu SIREN (Sovereign and Versatile Infrastructure for Resource-Independent Electric Drives of the Next Generation) od Stanu Wolnego Saksonii oraz Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego (ERDF).
Cel projektu to stworzenie ciągłej łańcuchu procesów dodawczych opartych na spiekaniu w celu rozwoju i produkcji silników elektrycznych. Dzięki temu będzie możliwe łączenie różnych materiałów metalicznych oraz realizacja geometrii komponentów, których trudno lub niemożliwe jest wytworzenie przy użyciu konwencjonalnych metod produkcyjnych.
Jednym z kluczowych obszarów badań są tak zwane laminaty wielomateriałowe. Obejmują one celowe łączenie materiałów miękko magnetycznych i niemagnetycznych. W oparciu o to instytut dąży między innymi do opracowania silników o wysokiej prędkości działających na zasadzie oporu magnetycznego oraz napędów na trwałe magnesy z wzbudzeniem z użyciem ferrytów. Takie koncepcje silników mogą funkcjonować bez użycia metali ziem rzadkich.
Kolejnym podejściem są izolatory elektryczne. W tym kontekście Fraunhofer IFAM bada, czy miedź może zostać zastąpiona aluminium. Dzięki zintegrowanym specjalnym kanałom chłodzącym mają zostać poprawione właściwości izolatorów z aluminium, co umożliwi stworzenie wydajnych napędów elektrycznych.
Aluminium zamiast miedzi w izolatorach silników
Tłem tego projektu jest zależność Europy od kluczowych surowców. Dostawy pierwiastków ziem rzadkich są w szczególności silnie skoncentrowane w garstce krajów dostawców. Miedź również zyskuje strategiczne znaczenie wraz ze wzrastającą elektryfikacją transportu i przemysłu.
Ten projekt uzupełnia inne podejścia badawcze zmierzające do zmniejszenia tych zależności. W ramach projektu NEO-CYCLE EU instytucje Fraunhofer IKTS oraz TU Bergakademie Freiberg opracowują proces odzyskiwania pierwiastków ziem rzadkich, takich jak neodym, z wycofanych z użycia magnesów. Podczas gdy NEO-CYCLE skupia się na recyklingu, projekt SIREN rozpoczyna się od etapu projektowania silników, badając koncepcje napędów, które mogą funkcjonować całkowicie bez użycia pierwiastków ziem rzadkich.
Nowa infrastruktura ma służyć objęciu całego łańcucha rozwoju – od opracowywania materiałów i produkcji złożonych komponentów po funkcjonalne prototypy. Według Fraunhofer IFAM planowana kombinacja procesów jest w tej formie unikalna w Europie.
Szczególny nacisk kładzie się na zastosowania wymagające wysokiej gęstości mocy i dużo miejsca na montaż. Oprócz pojazdów drogowych na prądzie instytut wspomina również pojazdy powietrzne i podwodne oraz inne zastosowania przemysłowe.
Jednocześnie infrastruktura ma być wykorzystywana do wspólnych projektów rozwojowych z firmami. Szczególny nacisk kładzie się na przedsiębiorstwa z sektorów technologii napędowych, przemysłu dostawczego oraz technologii spiekania. Małe i średnie przedsiębiorstwa w Saksonii również mają uzyskać dostęp do nowych procesów produkcyjnych.