Magazin

SALZSPRÜHNEBEL-, GITTERSCHNITT- UND G1C-PRÜFUNG GEMÄSS NADCAP | Seit März 2020 besteht für Teile der Labore am Standort Bremen eine Anerkennung nach dem in der Luftfahrtindustrie relevanten Nadcap-Konformitätssystem. Die Nadcap-»Akkreditierung« als unabhängiges Prüflabor im Bereich Chemical Processing gilt u. a. für die für Beschichtungen wichtige Gitterschnittprüfung nach DIN EN ISO 2409 und die Salzsprühnebelprüfung nach DIN EN ISO 9227. Im Bereich Non Metallic Materials Testing (NMMT) ist seit Juni 2021 die Anerkennung gültig für die Prüfung von Verbundwerkstoffen (CFK) nach AITM 1-0053 (G1c-Verfahren).

MULTIDISZIPLINÄRE ENTWURFSAUTOMATISIERUNG ALS LÖSUNG AKTUELLER HERAUSFORDERUNG | Im Zuge der fortschreitenden Elektrifizierung und des steigenden Einsatzes von umrichtergespeisten Elektromotoren stehen Hersteller und Entwickler vor neuen Herausforderungen. Immer kürzere Entwicklungszyklen, gepaart mit stetig steigenden Anforderungen hinsichtlich Wirkungsgrad oder Drehmomentdichte, erfordern in der Multi-Domänenentwicklung elektrischer Maschinen innovative Ansätze. Eine vielversprechende Lösung liegt im Aufbau integrierter, simulationsgestützter Entwurfsprozessketten, die eine automatisierte Generierung und Bewertung verschiedener Designs ermöglichen. Am Fraunhofer IFAM werden spezifische Methoden und bedarfsgerechte Entwurfsprozessketten entwickelt, um schnell Entwürfe elektrischer Maschinen zu erstellen und diese unter Berücksichtigung von fertigungstechnischen und materialwissenschaftlichen Innovationen zu bewerten.

INNOVATIVE ROTORENTWICKLUNG ZUR LEISTUNGSSTEIGERUNG EINES ELEKTRISCHEN LUFTVERDICHTERS EINER BRENNSTOFFZELLE | Innovative Rotorentwicklung zur Leistungssteigerung eines elektrischen Luftverdichters einer Brennstoffzelle | Brennstoffzellen spielen für die Dekarbonisierung eine tragende Rolle. Die Optimierung der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Brennstoffzellensystemen bei extremen Betriebsbedingungen ist daher aktuell stark gefragt. Besonders die hohen Drehzahlen stellen eine Herausforderung dar, da sie zu einer erhöhten Wärmeerzeugung führen und so die Leistung des elektrischen Luftverdichters und damit der Brennstoffzelle negativ beeinträchtigen können. Um dem entgegenzuwirken, wurde am Fraunhofer IFAM ein elektrischer Luftverdichter mit Flüssigkeitsinnenkühlung und erhöhter Fliehkraftfestigkeit entwickelt.

ALTERNATIVE MAGNETE FÜR ELEKTRISCHE ANTRIEBE | Das Einsparen von Rohstoffen spielt auch bei der Entwicklung elektrischer Maschinen eine immer größere Rolle. Ein Beispiel stellen Seltene Erden dar, die z.B. in Magneten für Synchronmaschinen verbaut werden. Diese sind jedoch nicht nur teuer, sondern auch knapp verfügbar, weshalb sie meist aus China importiert werden. E-Maschinenhersteller sind daher auf der Suche nach Alternativen. Am Fraunhofer IFAM wird an Materialien geforscht, die nicht nur kostengünstiger sind, sondern auch eine geringere Abhängigkeit von Seltenen Erden ermöglichen. Dies ist angesichts der extremen Preisschwankungen und der Dominanz Chinas bei der Förderung von Seltenen Erden von großem Interesse für die Industrie.

ENTWICKLUNG VON ROTOREN FÜR EFFIZIENTE ASYNCHRONMASCHINEN (ASM) | Das Fraunhofer IFAM entwickelt Lösungen für kostengünstigere und effizientere Asynchronmaschinen (ASM). ASM sind nach wie vor weit verbreitet in elektrischen Antriebsanwendungen, insbesondere im Bereich der Industrieantriebe. Sie sind robust und kostengünstig und können bei Bedarf ohne Frequenzumrichter direkt am Netz anlaufen. Auch in der Fahrzeugtechnik sind ASM längst nicht abgeschrieben. Neue Fertigungsansätze bieten weiterhin Potenzial zur Steigerung des Wirkungsgrads sowie zur Kostenreduktion und Fertigungsqualität.

CAST COILS FÜR LEISTUNGSSTARKE ELEKTROMOTOREN | Die Weiterentwicklung der Elektrifizierung stellt ein zentrales Zukunftsthema für die Industrie dar. Die technologischen Fortschritte im Bereich elektrischer Antriebe haben nicht nur zu einer breiteren Akzeptanz dieser Technologie geführt, sondern auch zu einer gesteigerten Nachfrage nach effizienteren und leistungsfähigeren Antriebssystemen. In diesem Zusammenhang wurden am Fraunhofer IFAM gegossene Wicklungen (Cast Coils) aus Aluminium und Kupfer entwickelt. Die gießtechnische Fertigung von Spulen ermöglicht nicht nur Elektromotoren mit höherer Leistungsdichte, sondern erlaubt auch kostengünstigere, effizientere und leichtere Designs.

Die fortschreitende Elektrifizierung und der steigende Einsatz von umrichtergespeisten Elektromotoren stellen Hersteller und Entwickler vor große Herausforderungen. Die effiziente Integration von Direktantrieben sowie die Substitution mechanischer Systeme durch elektrische Lösungen erfordern innovative Ansätze. Insbesondere im Hinblick auf die thermische Belastbarkeit und Leistungsfähigkeit der Antriebstechnik sind neue Lösungen gefragt. Um die thermischen Grenzen in elektrischen Maschinen zu überwinden, wurde im Rahmen eines Projekts eine einfach anwendbare Flüssigkeits-Leiterkühlung in Zahnspulenwicklungen mit integrierten Kühlkanälen entwickelt. Durch umfangreiche Tests auf unserem Leistungsprüfstand konnten wir das Potenzial dieser Technologie zur Steigerung des Drehmoments und der Stromdichte in elektrischen Maschinen erfolgreich demonstrieren. Wir konnten die Stromdichte auf bis zu 51,25 A/mm² steigern und gleichzeitig Drehmomente von bis zu 248,5 Nm erreichen. Dies stellt einen bedeutenden Fortschritt im Vergleich zu herkömmlichen Kühlmethoden dar.

Im Projekt »UltraHybRo« befassen sich die Experten aus dem Bereich »Elektrische Antriebe« am Fraunhofer IFAM gemeinsam mit dem Projektpartner mth Ultraschalltechnologie GmbH & Co. KG mit der Entwicklung eines Fügeverfahrens zur Herstellung von Rotoren für Asynchronmaschinen. Damit verfolgen sie einen neuartigen Ansatz, um den Wirkungsgrad von Asynchronmaschinen über einen großen Betriebsbereich zu steigern.

Das Fraunhofer IFAM verfolgt im Rahmen des Themenfelds der elektrischen Antriebe zwei Schwerpunkte: Erstens die Transformation der Entwicklungsprozesse und zweitens die fertigungstechnischen Innovationen für elektrische Antriebe.

Unsere Umwelt steht unter Druck. Chemikalien aus unterschiedlichsten Quellen belasten Böden, Gewässer und Luft. Besonders besorgniserregend sind schwer abbaubare Substanzen wie per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) und Arzneimittelrückstände. Sie gehören zu mehr als 4700 Stoffen , deren Auswirkungen auf Menschen und Natur noch weitestgehend ungeklärt sind. Diese Stoffe gelangen trotz moderner Kläranlagen in die Umwelt und gefährden empfindliche Ökosysteme weltweit – sogar in entlegenen Regionen wie der Arktis. Das Verbundprojekt DeDrug-Bio setzt genau hier an. Mit biohybriden Filtersystemen sollen schädliche Substanzen effizient und nachhaltig entfernt werden – eine Lösung, die Natur und Technik intelligent verbindet.