BUP23 - PrAKTra

Aufgrund ihrer hohen Drehmomentdichte eignet sich die Transversalflussmaschine als emissionsfreier Direktantrieb in elektrischen Fahrzeugen. Angesichts der komplexen Geometrie in Verbindung mit schnellen Innovationszyklen sind additive Fertigungsverfahren für die Erstellung von Prototypen dieses Elektromotors hervorragend geeignet. Klassische Kunststoffe stoßen jedoch an Grenzen in der Anwendung. Dagegen besitzen Aluminiumoxid-Keramiken aufgrund der dielektrischen und thermischen Eigenschaften die idealen Voraussetzungen.

Ziel

Ziel des Vorhabens ist die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und Oberflächengüte von additiv gefertigten keramischen Bauteilen durch die Entwicklung eines Bindersystems und Nachbehandlungsprozesses. Die Eignung wird am Beispiel der Transversalflussmaschine untersucht.

Eine Herausforderung bei der additiven Fertigung von Keramik (Fused Deposition of Ceramic, FDC) mit Filamenten ist die Auflösung und der Treppeneffekt beim Druckverfahren. Der sogenannte Grünkörper wird auf üblichen Filament 3D-Druckern hergestellt. Das Keramikteil entsteht danach durch eine Temperaturbehandlung (Entbinderung und Sintern). Eine Nachbearbeitung am gesinterten Bauteil ist nur mit hohem Aufwand realisierbar, daher wird im Projekt an der Nachbearbeitung des Grünteils geforscht.

Vorgehen

• Ermittlung einer geeigneten Rezeptur der Extrusionsmasse: Die Anforderungen an das Bindemittel kann nicht mit für die Fused Deposition Modeling (FDM; deutsch: Strangablegeverfahren) üblichen Polymere erreicht werden, daher wird ein Bindersystem mit PVB, PEG und Additiven untersucht. Die Rezepturen werden anhand wesentlicher Eigenschaften bewertet.
• Untersuchung des Formgebungsverhaltens zur Ermittlung geeigneter Druckparameter: Hierfür wird ein Musterbauteil entworfen, welches von der elektromagnetischen Auslegung einer Transversalflussmaschine abgeleitet wird. Die Nachbehandlung des Grünteils erfolgt durch ein Dip-Coating-Verfahren.
• Untersuchung der gesinterten Bauteile und Bewertung der Eignung des Verfahrens und Werkstoffes am gewählten Beispiel

Aufgrund zusätzlicher Gestaltungsmöglichkeiten und der raschen Umsetzung von neuen Designs werden schnelle Innovationszyklen ermöglicht.