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Seit 2013 treibt uns der Wunsch an, die Temperaturbeständigkeit und die Leistungsdichte von elektrischen Maschinen zu erhöhen. Dazu ist es notwendig, die konventionellen polymerbasierten Isolationsmaterialien gegen geeignete Stoffe wie z. B. Keramik auszutauschen.
Um den Bearbeitungsaufwand und die damit verbundenen Schwierigkeiten so gering wie möglich zu halten, stehen additive Herstellungsverfahren im Fokus unserer Arbeit. So ist es uns einerseits möglich, keramisch isolierte Spulen herzustellen, die Temperaturen über 300 °C standhalten, andererseits ergeben sich verfahrensbedingt noch weitere Vorteile:
- bessere Wärmeleitfähigkeit der gedruckten Keramik ( 2 W/mK) gegenüber Isolationsmaterial aus Kunststoff (0,1 - 0,3 W/mK). *
- Designfreiheit in der Gestaltung von Wicklungsquerschnitten und deren Ausrichtung im Magnetkreis.
- einfache Realisierung und Integration von Kühlgeometrien wie Kühlrippen sowie Hohlräumen und Leitungen für Kühlfluide.
Die Hannover Messe 2017 bot uns die Möglichkeit, unsere 3D-gedruckten keramisch isolierten Spulen einer breiten Öffentlichkeit zu präsentieren. Die folgende Zeit nutzten wir intensiv, um den 3D-Multimarterialdruck weiterzuentwickeln, sodass wir auf der Hannover Messe 2018 erstmals einen vollständig additiv hergestellten Elektromotor der Weltöffentlichkeit vorstellen konnten. Neben einem keramisch isolierten Wicklungssystem waren auch der Stator und der Rotor im 3D-Drucker entstanden. Im Rahmen von Industriekooperationen und Forschungsprojekten wurde der 3DMMP weiterentwickelt, um eine höhere Prozesssicherheit und Genauigkeit sowie eine Reduzierung der Kosten zu erreichen. Dazu setzten wir in der jüngeren Vergangenheit vermehrt auf die Entwicklung von gefüllten Filamenten. Diese lassen sich auch in leicht modifizierten FDM-Druckern verarbeiten. Der für die Verfestigung notwendige Sintergang im Anschluss an den Druckprozess unterscheidet sich hingegen nicht vom pastenbasierten Verfahren. Im Sommer 2022 war es schließlich soweit. Durch eine Ausgründung aus der TU-Chemnitz heraus, sind wir nun in der Lage, unsere Dienstleistungen und Produkte potentiellen Kunden und Projektpartnern anzubieten.
* Sabrina Ayat et al. "Design of Shaped-Profile Electrical Machine Windings for Multi-Material Additive Manufacture"
