Die neue Dimension der Antriebsfertigung

Der InnovationsCampus Mobilität der Zukunft (ICM) und seine Partner liefern Lösungen, die Mobilitätsanwendungen der Zukunft in allen Phasen nachhaltiger machen. Denn Nachhaltigkeit beginnt mit dem Design, und schließt neben der ressourcenschonenden Produktion und dem effizienten Betrieb auch eine einfache Reparatur und das Recycling ein. "Die Institute arbeiten im Bereich der Fertigung auch an Lösungen zu additiv-subtraktiven Verfahren, die Mobilitäts- und Produktionstechnologien entscheidend verbessern können", erklärt Dr. Sandra Kauffmann-Weiß, Geschäftsführerin des ICM. Da die Mobilität der Zukunft elektrisch ist, stehen vielversprechende Elektromotoren wie die Axialfluss- und die Transversalflussmaschine sowie Brennstoffzellen im Fokus.

Remanufacturing-Prozesskette für Elektromotoren

Im Projekt RESTORE haben die fünf beteiligten Institute des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Stuttgart eine Remanufacturing-Prozesskette zur Reparatur und Modifikation von hybridisierten Polymerbauteilen am Beispiel einer Axialflussmaschine und ihrer Komponenten entwickelt. Den Motor haben die Forschenden so konstruiert, dass er sich effizient modifizieren und reparieren lässt. Diesen Prozess führt eine multifunktionale Produktionsanlage aus, deren Hard- und Softwarekomponenten die Projektpartner weiterentwickelt haben. Ausgestattet mit einem Greifer, einem 3D-Scanner, Fräsen, Sensoren, einem Industrieroboter und einem additiv-subtraktiven 4K-FFF-Modul (Fused Filament Fabrication) kombiniert sie unterschiedliche Fertigungsprinzipien und kann die Axialflussmaschine öffnen, zerlegen, reparieren, anpassen und wieder zusammensetzen.

Additiv-subtraktive Fertigugn reduziert Wirbelströme

Effizienzsteigerungen von Elektromotoren beitragen können. In mehreren ICM-Projekten haben das Forschende des KIT und der Universität Stuttgart am Beispiel der Transversalflussmaschine nachgewiesen. Durch Topologieoptimierung und gezielt eingebrachte Schlitze und Gitter konnten sie additive-subtraktive gefertigte Statorhalbschalen konstruieren und herstellen, die Wirbelströme deutlich reduzieren. Damit erhöht das Design den Wirkungsgrad und verbessert gleichzeitig das Thermomanagement. So können Transversalflussmaschinen effizient, mit höherer Drehmomentdichte und damit höherer Leistung hergestellt werden. Neben den Statorhalbschalen aus dem Projekt FutureM zeigen die Forschenden auf der Messe auch ein die additiv-subtraktiv hergestelltes Schnittmodell einer Transversalflussmaschine mit digitaler Visualisierung der Magnetfelder und Stromflüsse im Motor.

Innovative Laserfertigung steigert Effizienz von Brennstoffzellen

Für die Elektromobilität der Zukunft ist es wichtig, die Wirkungsgrade von Energieträgern und -wandlern zu steigern. Dass innovative Fertigungsverfahren hierbei vor allem für Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen entscheidende Impulse setzen können, zeigen drei Institute des KIT und der Universität Stuttgart in den ICM-Projekten AddPEM und AddFlow. Ihre Lösung für die Mobilität der Zukunft ist ein kombinierter additiv-subtraktiver Laserprozess, der gezielt strömungsangepasste Kanäle in Gasdiffusionsanlagen und Bipolarplatten erzeugt. Die präzisen und funktionalen Strömungsstrukturen verbessern die Gasverteilung und das Wassermanagement und steigern damit die Effizienz der Brennstoffzelle.

Der InnovationsCampus Mobilität der Zukunft (ICM) präsentiert seine Lösungen im Bereich der additiv-subtraktiven Fertigung auf dem hessischen Gemeinschaftsstand "Technologieland@Formnext" in Halle 12.0, Stand D39. Dort stellen die Partner des ICM insgesamt zwölf Projekte vor.