O Fraunhofer IFAM pesquisa motores elétricos que utilizam menos matérias-primas críticas
O Fraunhofer IFAM está construindo uma nova infraestrutura de pesquisa em Dresden para motores elétricos projetados para utilizar menos matérias-primas essenciais. O projeto SIREN foca, entre outras coisas, em acionamentos sem elementos de terras raras e no uso de alumínio como substituto para o cobre nos enrolamentos.
O SIREN explora pacotes de chapas multimateriais para novas arquiteturas de motores.
Imagem: Fraunhofer IFAM
O Fraunhofer IFAM receberá mais de dois milhões de euros em financiamento para o projeto SIREN (Infraestrutura Soberana e Versátil para Acionamentos Elétricos Independentes de Recursos da Próxima Geração) até o final de 2028. Os recursos virão do Estado Livre da Saxônia e do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER).
O foco está na criação de uma cadeia de processos aditivos contínuos, baseados em sinterização, para o desenvolvimento e fabricação de acionamentos elétricos. Isso permitirá a combinação de diferentes materiais metálicos e a realização de geometrias de componentes que são difíceis ou impossíveis de produzir com métodos convencionais de fabricação.
Uma área fundamental de foco são as chamadas laminações multimateriais. Elas envolvem a combinação seletiva de materiais magnéticos macios e não magnéticos. Com base nisso, o instituto pretende desenvolver, entre outras coisas, motores de relutância de alta velocidade e acionamentos com ímãs permanentes excitados por ferrita. Tais conceitos de motores podem operar sem elementos de terras raras.
Outra abordagem diz respeito às bobinas elétricas. Nesse caso, o Fraunhofer IFAM está investigando se o cobre pode ser substituído por alumínio. Por meio da integração de canais de resfriamento especiais, espera-se melhorar as propriedades das bobinas de alumínio, permitindo acionamentos elétricos de alto desempenho.
Alumínio para substituir o cobre nas bobinas de motores
O contexto deste trabalho é a dependência da Europa de matérias-primas críticas. O fornecimento de elementos de terras raras, em particular, está fortemente concentrado em um pequeno número de países fornecedores. O cobre também está ganhando importância estratégica com o aumento da eletrificação da mobilidade e da indústria.
Este trabalho complementa outras abordagens de pesquisa voltadas para reduzir essas dependências. No projeto NEO-CYCLE EU, a Fraunhofer IKTS e a TU Bergakademie Freiberg estão desenvolvendo um processo para recuperar elementos de terras raras, como o neodímio, de ímãs desativados. Enquanto o NEO-CYCLE se concentra no reciclagem, o SIREN parte da fase de projeto do motor, explorando conceitos de acionamento que podem operar completamente sem elementos de terras raras.
A nova infraestrutura tem como objetivo abranger toda a cadeia de desenvolvimento, desde o desenvolvimento de materiais e a fabricação de componentes complexos até demonstradores funcionais. De acordo com o Fraunhofer IFAM, a combinação planejada de processos é única na Europa nessa forma.
O foco está especialmente em aplicações que exigem alta densidade de energia e espaço de instalação. Além de veículos elétricos rodoviários, o instituto também menciona veículos aéreos e subaquáticos, bem como outras aplicações industriais.
Ao mesmo tempo, a infraestrutura será utilizada para projetos de desenvolvimento conjunto com empresas. Há um foco especial em empresas dos setores de tecnologia de acionamento, indústria de fornecedores e tecnologia de sinterização. As pequenas e médias empresas da Saxônia também terão acesso aos novos processos de fabricação.