Elektrotechnikern der Professur für Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe an der Technischen Universität Chemnitz gelang es nach jahrelanger Forschung, einen Elektromotor komplett mit einem 3D-Drucker herzustellen. Wichtige Bestandteile des erfolgreichen Drucks waren die Elektrospule, an denen die Mitarbeiter Lorenz und Rudolph bereits gearbeitet haben, und das 3D-Multimaterialdruckverfahren.

Anzeige

Elektrotechnikern der Professur für Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe an der Technischen Universität Chemnitz gelang es, den weltweit ersten Elektromotor mit Hilfe von 3D-Druckern herzustellen. Gedruckt wurde mit metallischen und keramischen Pasten, die per Extrusionsverfahren Schicht für Schicht in die erforderliche Form gebracht und im Anschluss gesintert werden.

Schon im letzten Jahr entwickelten zwei der wissenschaftlichen Mitarbeiter der Professur, Fabian Lorenz und Johannes Rudolph, eine Spule aus dem 3D-Drucker, die bis zu einer Temperatur von 300 Grad Celsius beständig ist.

Weltweit erster Elektromotor aus dem 3D-Drucker
Den Forschern der TU Chemnitz gelang der weltweit erste Elektromotor aus Eisen, Kupfer und Keramik (Bild © TU Chemnitz/Jacob Müller).

In der Zwischenzeit entstand ein 3D-Multimaterialdruckverfahren, dass die zentralen Bauteile einer elektrischen Maschine in einem Druckvorgang fertigt. Hier inbegriffen sind elektrische Leiter aus Kupfer, die in Kombination mit Eisen oder eisenhaltigen Legierungen neben der Formung auch für die Ausrichtung der magnetischen Felder verantwortlich sind. Die elektrische Isolation besteht aus Keramik, welche die Leiter untereinander und den aus Eisenteilen zusammengesetzten Magnetkreis isolieren, heißt es in einer Pressemitteilung der TU Chemnitz.

Laut Werner sei es Ziel der rund 2,5 Jahren langen Arbeit gewesen, die Grenze der Einsatztemperatur elektrischer Maschinen deutlich nach oben zu schrauben. Erreicht wurde dies mit speziellen Keramiken, die als Ersatz für die klassischen auf Polymer basierten Isolationsmaterialien ausgewählt wurden.

3D-gedruckte Elektrospule
Mittels 3D-Druck hergestellte Elektrospule (Bild 3D-Druck gefertigte Elektrospule (Bild ©TU Chemnitz)

Rudolph ergänzte, dass die erlaubte Wicklungstemperatur konventioneller Isolationssysteme von maximal 220 Grad Celsius deutlich überschritten werden kann, wodurch die Einsatztemperaturen elektrischer Maschinen nur durch die ferromagnetischen Eigenschaften des Eisens begrenzt wird, die bis ca. 700 Grad Celsius bestehen bleibt.

Zu der höheren Temperaturbeständigkeit bietet das keramische Isolationsmaterial eine gesteigerte Wärmeleitfähigkeit, was in einem schnelleren Abtransport der in den Leitern entstandenen Verlustwärme resultiert. Die Techniker erzielten damit einen Anstieg der Leistungsdichte elektrischer Maschinen. Lorenz erläuterte, dass trotz einer prozessbedingten, etwas reduzierten elektrischen Leitfähigkeit des Kupfers in speziellen Anwendungsfällen eine Steigerung des Wirkungsgrades durch eine deutliche Minimierung der Wicklungstemperatur erzielt werden kann.

3D-Multimaterialdruck mit ViscoTec Druckkopf
3D-Multimaterialdruck mit ViscoTec Druckköpfen (Bild © TU Chemnitz)

Basis des Verfahrens ist eine schichtweise Extrusion hochviskoser Pasten, die bis zur Marktreife weiterentwickelt werden soll. In den Pasten sind Materialien wie Keramik, Kupfer oder Eisen und extra abgestimmte Bindemittel integriert. Die Forscher kooperieren mit dem Unternehmen ViscoTec Pumpen- und Dosiertechnik GmbH aus Töging, damit die erforderliche Genauigkeit bei der Dosierung der Pasten erreicht wird. Abonnieren Sie unseren Newsletter, so sind Sie beim Thema 3D-Druck immer auf den neuesten Stand.

Für Rudolph ist der mit dem 3D-Drucker hergestellte Motor ein Durchbruch und gleichzeitig der Machbarkeitsnachweis der entwickelten Technologie. Als Mitverantwortlicher für die Entwicklung des Verfahrens bereitet er gemeinsam mit Lorenz eine Ausgründung aus der Universität vor.

Auf der Hannover Messe 2018, vom 23. bis 27. April 2018, werden die Wissenschaftler ihren aktuellen Forschungsstand am Gemeinschaftsstand „Forschung für die Zukunft“ an Stand A38 in Halle 2 den Besuchern zeigen. Rudolph und Lorenz erhoffen sich auf der Messe weitere Interessenten für das 3D-Multimaterialdruckverfahren gewinnen zu können.

Das neuseeländische Forscherteam „EnduroKiwis“ von der University of Canterbury gelang es zuletzt eigenen Angaben zufolge, per 3D-Drucker Titankomponenten für den Motor eines Elektrofahrzeugs herzustellen. In der vergangenen Woche erregte ein weiteres Projekt das Interesse internationaler Medien. Das italienische Unternehmen X Electrical Vehicle (XEV) hatte angekündigt, sein 3D-gedrucktes Auto LSEV sei fertig für die Massenproduktion. Das passt zu dem Elektroauto „enjoy“, welches ebenfalls mit 3D-Druck hergestellt wird und erstmals im September 2017 vorgestellt wurde.  Über die weitere Entwicklung beim Einsatz von 3D-Druck in der eMobility halten wir Sie auch in Zukunft mit unserem kostenlosen 3D-Druck-Newsletter auf dem Laufenden.

Anzeige

TOP 10 verkaufte 3D-Drucker der 37. Kalenderwoche 2019

Platzierung diese WochePlatzierung letzte WocheGerätAktionspreisAktion / GutscheinZum ShopLagerDetailsMehr InfosGültig bisRabattierte Stückzahl
1 (+7)7Alfawise U30 Pro196,90 €Flash SalekaufenChina15.07.201950
2 (+-0)2Alfawise U30143,20 €

GBEUWU30

kaufenEU (Fast-23)- Bestes Preis-Leistungs-VerhältnisTestbericht lesen15.07.201950
3 (-2)1Creality3D – Ender 3157,52 €

6QQB3QASL0

kaufenChina (CN-099)- Bestes Preis-Leistungs-Verhältnis
- TOPSELLER 2018
Testbericht lesen15.07.201950
4 (-1)5Creality3D CR-10S Pro501,20 €Flash SalekaufenChina (CN-099)15.07.201950
5 (-2)3Creality3D Ender – 3X196,01 €Flash SalekaufenChina (CN-099)15.07.201950
6 (-2)4Alfawise U20239,76 €Flash SalekaufenEU (Fast-23)- SCHNELLER VERSAND AUS EU!Testbericht lesen15.07.201950
7 (NEU)-Zonestar P802QR2179,00 €Flash SalekaufenChina (CN-099)15.07.201950
8 (NEU)-Alfawise U20 Pro420,65 €Flash SalekaufenChina (CN-099)15.07.201950
9 (+1)10Alfawise U20 Plus337,44 €

GBU20PLUS

kaufenChina (CN-099)- Neuer 3D-Drucker15.07.201950
10 (Wiedereinsteiger)10+Creality3D - Ender 3 PRO209,05 €

GBEnder3pro

kaufenChina (CN-099)- Steigende Nachfrage15.07.201950
OUT (-4)6Anet A8133,20 €Aktion beendet.kaufenChina- Beliebter KlassikerABGELAUFENAktion beendet.
OUT (-2)9Creality3D CR - 10S346,32 €Aktion beendet.kaufenEU (Fast-23)- Umfangreiche AusstattunglesenABGELAUFENAktion beendet.
OUT (-1)10Two trees Saphir S351,00 €Aktion beendet.kaufenChina- Neuer 3D-DruckerABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTAlfawise C10 Graviermaschine144,00 €Aktion beendet.kaufenChinaGraviermaschineABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTTronxy X5S262,44 €Aktion beendet.kaufenEU (Fast-08)ABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTEasythreed Mini108,00 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTKOHON KH01320,40 €Aktion beendet.kaufenEU (Fast-23)ABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTTronxy X5S – 400323,63 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTTevo Flash395,55 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTAlfawise C10152,82 €Aktion beendet.kaufenChina- Graviermaschine als ideal Ergänzung für jede Makers-WerkstattABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTTronxy X5251,71 €Aktion beendet.kaufenEU (Fast-08)ABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTGEEETECH A20M332,62 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTJGAURORA A5S134,84 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTAnet A6144,73 €Aktion beendet.kaufenEU- Beliebter KlassikerlesenABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTJGAURORA A5X332,62 €Aktion beendet.kaufenEUlesenABGELAUFENAktion beendet.

Gutschein-Code funktioniert nicht? Hier melden | Alle 3D-Drucker-Gutscheine | 3D-Drucker kaufen


Newsletter – 3D-Drucker-News per E-Mail:

Zur Anmeldung und Anmeldeinformationen