Weltweit erster 3D-gedruckter Elektromotor von deutschen Forschern entwickelt
Nach über zwei Jahren der Forschung ist es dem wissenschaftlichen Team an der Technischen Universität Chemnitz nun erstmals gelungen einen vollständig 3D-gedruckten Elektromotor herzustellen. Diser 3D-gedruckte Elektromotor ist mithilfe eines 3D-Multimaterialdrucks gefertigt worden, durch welchen der gleichzeitige Einsatz von Keramik, Kupfer und Eisen im Druckprozess möglich gemacht wurde.
Bereits im Jahr 2017 hatten die zwei wissenschaftlichen Mitarbeiter Johannes Rudolph und Fabian Lorenz der Professur Elektrischer Energiewandlungssysteme und Antriebe der TU Chemnitz den Grundstein für ihren Erfolg im Umgang mit 3D-Druck gelegt. Sie hatten damals bereits eine 3D-gedruckte Spule entwickelt, die auch Temperaturen von über 300 Grad Celsius standhalten kann.
3D-gedruckte Elektrospule (Bild ©TU Chemnitz)
Die mitunter größte Herausforderung für die Forscher der TU Chemnitz lag bei der Entwicklung des 3D-gedruckten Elektromotors auch darin die Grenze der Einsatztemperaturen von den elektrischen Maschinen nach oben zu verschieben. Dies gelang ihnen durch den Austausch der konventionellen polymerbasierten Isolationsmaterialien durch spezielle Keramiken. Durch diese keramischen Isolationsmaterialien wurde nun eine sehr viel höhere Temperaturbeständigkeit möglich gemacht. Im gleichen Zug konnte auch eine höhere Wärmeleitfähigkeit erreicht werden, die aus einem schnelleren Abtransport der in den Leitern entstandenen Verlustwärme resultiert.
3D-Multimaterialdruckverfahren verhilft zum gleichzeitigen Druck von Kupfer, Eisen und Keramik
Die Revolution liegt besonders darin, dass es dem Forschungsteam gelungen ist, alle drei wichtigen Komponenten (Kupfer, Keramik und Eisen) durch den Multimaterialdruck in einem Druckvorgang herzustellen. Jede dieser Komponenten ist notwendig für die Entwicklung einer elektrischen Maschine und bildet und damit auch konkret für die Entwicklung eines Elektromotors. Mithilfe dieses 3D-Multimaterialdruckverfahrens werden Pasten durch eine Düse extrudiert um so Schicht für Schicht dreidimensionale Körper aufzubauen. Diese Pasten können verschiedene Ausgangsstoffe haben, darunter zählen unter anderem Kupfer oder Eisen. Im Falle des 3D-gedruckten Elektromotors wird mit zwei verschiedenen Pasten gedruckt, zum einen mit einer metallischen Paste und zum anderen mit einer keramischen Paste und im Anschluss daran wird gesintert.
Weltweit erste Elektromotor aus Eisen, Kupfer und Keramik dank intensiver Forschung an der TU Chemnitz (Bild © TU Chemnitz/Jacob Müller)
Premiere des 3D-gedruckten Elektromotors auf Hannover Messe 2018
Der 3D-gedruckte Motor ist als ein wahrer Durchbruch auf dem Gebiet des 3D-Drucks anzusehen. Damit macht sich die langwierige Arbeit der wissenschaftlichen Mitarbeiter Johannes Rudolph und Fabian Lorenz unter Leitung von Professor Dr. Ralf Werner von der TU Chemnitz belohnt, weil sie zugleich ihre entwickelte Technologie unter Beweis stellen konnten. Auf der Hannover Messe 2018 am Gemeinschaftstand „Forschung für die Zukunft“ wird der von ihnen gefertigte Elektromotor aus dem 3D-Drucker und die Forschungserkenntnisse dazu zum ersten Mal vorgestellt werden.
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