Additive Fertigung und Elektromotoren, geht das? – Projekt der Pilotphase des InnovationsCampus Mobilität der Zukunft erfolgreich abgeschlossen

Im InnovationsCampus Mobilität der Zukunft forschen seit 2019 Hochschulen und Universitäten des Landes Baden-Württemberg gemeinsam an Fragestellungen zur Digitalisierung, Automatisierung, innovativer Produktion und Emissionsreduktion zukünftiger Antriebssysteme.

Gefördert vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg, dem wir an dieser Stelle unseren Dank aussprechen möchten, fand nun das erste zweijährige Projekt aus der Pilotphase seinen Abschluss. Gemeinsam mit dem IEW und dem ISFW der Universität Stuttgart sowie dem FAST am KIT haben wir den Einfluss der Additiven Fertigung auf den Designprozess von Elektromotoren untersucht.

So haben wir festgestellt, dass die große Gestaltfreiheit und Strukturfeinheit der additiven Fertigung zwar viele Chancen eröffnet, gleichzeitig das Produktdesign aber vor völlig neue Herausforderungen stellt. Während im konventionellen Elektromotorenbau aus Elektroblech verschiedene Funktionen im Motor noch von verschiedenen Komponenten aus unterschiedlichen Materialien ausgeübt wurden, kommen all diese teilweise im Konflikt stehenden Anforderungen aus elektromagnetischer, mechanischer sowie material- und fertigungsprozessseitiger Sicht nun in einem bzw. wenigen Materialien zusammen. Hinzu kommen neue Funktionen, die z.B. durch Sensorintegration oder dem Einbringen innenliegender Kühlkanäle entstehen.

Dieses hohe Maß an Funktionsintegration stellt hohe Anforderungen an die verwendeten Materialien und Fertigungsprozesse, aber auch die Entwicklungsingenieurinnen und -ingenieure stehen vor der Herausforderung, multidisziplinäre Problemstellungen auf kleinstem Volumen zu lösen und die besten Kompromisse zu finden. Hierzu bedarf es auch einer gemeinsamen Sprache, um über die Domänen hinweg effizient zu kommunizieren. Der am IPEK entwickelte C&C²-Ansatz bietet hierfür den entsprechenden Rahmen und wurde in diesem Projekt erstmalig gleichzeitig für die elektromagnetische und mechanische Domäne angewandt, um die Gestaltung des Stators im Spannungsfeld zwischen magnetischer Flussführung und mechanischer Auslegung zu unterstützen.

Für einen tieferen Blick in dieses Forschungsvorhaben empfehlen wir den erst kürzlich im KIT Magazin lookKIT (S. 46-48) veröffentlichten Artikel. Bei Rückfragen oder Interesse an einer Zusammenarbeit stehen wir Ihnen jederzeit zur Verfügung.

Text: Marcel Nöller