Weltweit erster Elektromotor aus dem Drucker

Forschung TU Chemnitz entwickelt Verfahren mit metallischen Pasten

Johannes Rudolph überwacht im Labor den 3D-Multimaterialdruck einer elektrischen Maschine. Foto: TU Chemnitz/Jacob Müller

Vollständige elektrische Motoren aus dem 3D-Drucker? Was nach Zukunftsmusik klingt, ist Forschern der TU Chemnitz bereits gelungen. Wissenschaftler der Professur für Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe an der TU Chemnitz brachten dafür metallische und keramische Pasten schichtweise in Form. "Erstmals werden wir diese Weltneuheit auf der Hannover Messe 2018 im April präsentieren", sagt Professur-Inhaber Ralf Werner.

"Der im Chemnitzer Uni-Labor gedruckte Motor stellt einen Durchbruch dar und ist gleichzeitig der Proof of Principle - also der Machbarkeitsnachweis - für unsere Technologie", versichert Rudolph. Seine wissenschaftlichen Mitarbeiter Johannes Rudolph und Fabian Lorenz hatten bereits im vergangenen Jahr eine 3D-gedruckte Spule vorgestellt, die Temperaturen von über 300 Grad Celsius standhalten kann. Inzwischen ist es ihnen mit einem selbstentwickelten 3D Multimaterialdruckverfahren gelungen, alle wichtigen Komponenten einer elektrischen Maschine in einem Druckvorgang herzustellen. Dazu zählen die elektrischen Leiter aus Kupfer und die elektrische Isolation aus Keramik.

Mit bis zu 700 Grad Celcius können Maschinen arbeiten

"Ziel der etwa zweieinhalb jährigen Arbeit war es bisher, die Grenze der Einsatztemperatur von elektrischen Maschinen deutlich nach oben zu verschieben", berichtet Werner. Durch den Einsatz spezieller Keramiken, die eine weitaus höhere Temperaturbeständigkeit aufweisen, könne die zulässige Wicklungstemperatur konventioneller Isolationssysteme von maximal 220 Grad Celsius deutlich überschritten werden.

Die maximale Einsatztemperatur elektrischer Maschinen liegt somit bei 700 Grad Celsius. Das keramische Isolationsmaterial weist zudem eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf, was wiederum die Leistungsdichte elektrischer Maschinen erhöht. Grundlage des Verfahrens, das die Chemnitzer Forscher nun zur Marktreife weiterentwickeln wollen, ist die "schichtweise Extrusion hochviskoser Pasten". Diese enthalten Partikel der gewünschten Materialien wie Eisen, Kupfer oder Keramik und speziell zugeschnittene Bindemittel. rih