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AKTUELLES FOTO: TU CHEMNITZ/JAKOB MÜLLER Dank der Forscher Fabian Lorenz und Johannes Rudolph (v. l. n. r.) von der TU Chemnitz, ist nun auch die additive Fertigung eines kompletten E-Motors gelungen. Links sind die Rotoren zu sehen, rechts der Stator des Elektromotors. Forscher drucken erstmals kompletten Elektromotor > 3-D-DRUCK: Forschern der TU Chemnitz ist es erstmals gelungen, einen Elektromotor komplett aus dem 3-D-Drucker herzustellen. Die Materialien Eisen, Kupfer und Keramik verbanden sie mittels Multimaterialdruck. Durch ein Extrusionsverfahren haben die Forscher metallische und keramische Pasten schichtweise in Form gebracht und anschließend gesintert. Das selbstentwickelte 3-D-Multimaterial-Druckverfahren erlaubt es, alle wichtigen Komponenten einer elektrischen Maschine in einem Druckvorgang herzustellen. Dazu zählen die elektrischen Leiter aus Kupfer, die zusammen mit Eisen bzw. eisenhaltigen Legierungen die Bildung und Ausrichtung der magnetischen Felder bewirken und die elektrische Isolation aus Keramik, die die Leiter untereinander und gegen die als Magnetkreis bezeichneten Teile aus Eisen isoliert. „Unser Ziel war es bisher, die Grenze der Einsatztemperatur von elektrischen Maschinen deutlich nach oben zu verschieben“, berichtet Prof. Ralf Werner, Inhaber der Professur für Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe an der TU Chemnitz. Das erreichen die Chemnitzer Forscher, indem sie die konventionellen, polymerbasierten Isolationsmaterialien durch spezielle Keramiken ersetzen, die eine weitaus höhere Temperaturbeständigkeit aufweisen. Die zulässige Wicklungstemperatur konventioneller Isolationssysteme von maximal 220 °C kann so deutlich überschritten werden. Dadurch ist die Einsatztemperatur elektrischer Maschinen lediglich durch die ferromagnetischen Eigenschaften des Eisens begrenzt, die bis circa 700 °C bestehen bleiben. Neben der höheren Temperaturbeständigkeit weist das keramische Isolationsmaterial auch eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf. Dadurch kann die in den Leitern entstehende Verlustwärme schneller abtransportiert werden. Auf diese Weise erreichen die Wissenschaftler ein weiteres wichtiges Ziel ihrer Arbeit: die Erhöhung der Leistungsdichte elektrischer Maschinen. „Trotz einer prozessbedingten, etwas verminderten elektrischen Leitfähigkeit des Kupfers ist in speziellen Anwendungsfällen eine Steigerung des Wirkungsgrades durch eine deutliche Reduzierung der Wicklungstemperatur möglich“, ergänzt Lorenz. 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. Um die für den Multimaterialdruck notwendige Präzision beim Dosieren der Pasten zu erreichen, arbeiten die Wissenschaftler mit der Firma Viscotec Pumpenu. Dosiertechnik GmbH in Töging am Inn eng zusammen. Das 3-D-Multimaterialdruckverfahren wurde auch auf der Hannover Messe vorgestellt. www.tu-chemnitz.de Quelle: Konstruktionspraxis Online vom 16.03.2018, https://bit.ly/2qO0CMx 10 GIESSEREI 105 05/2018
Bremssattel aus dem 3-D-Drucker > ADDITIVE FERTIGUNG: Den Entwicklern der französischen Luxusmarke Bugatti ist es erstmals gelungen, einen Bremssattel zu konzipieren, der per 3-D-Druck gefertigt wird. Doch damit nicht genug. Während für die generative Fertigung von Fahrzeugteilen bislang hauptsächlich Aluminium verwendet wurde, besteht dieser neue Bremssattel aus Titan. Es ist das weltweit größte im 3-D-Druckverfahren gefertigte Funktionsbauteil aus Titan. Erreicht wurde dieser neue Meilenstein in der Entwicklung des 3-D-Drucks in einer Zusammenarbeit mit dem in Hamburg ansässigen Laser Zentrum Nord, das seit Jahresbeginn 2018 zur Fraunhofer-Gesellschaft gehört. Bugatti, das zum Volkswagen Konzern gehört, zeigt mit der Entwicklung seine Bedeutung als Innovationstreiber in der internationalen Automobilindustrie. Die Fahrzeugversuche für den Serieneinsatz des 3-D-Titan-Bremssattels werden noch in der ersten Hälfte dieses Jahres starten. „Wir überlegen ununterbrochen, wie wir mit neuen Werkstoffen und neuen Verfahren unser aktuelles Modell in der Modellpflege noch besser machen und wie künftige Fahrzeugkonzepte unserer Marke technisch aussehen können“, so Frank Götzke, Leiter Neue Technologien in der Technischen Entwicklung von Bugatti Automobiles S.A.S. „Da wir uns mit unseren Leistungsund Performancedaten oft im physikalischen Grenzbereich bewegen, sind die Ansprüche besonders hoch“, führt der 48-jährige Diplom-Ingenieur und studierte Werkzeugmaschinen- und Fertigungstechniker fort. „Deshalb gehen wir bei Bugatti in der Entwicklung technischer Lösungen immer mindestens einen Schritt weiter als andere Hersteller.“ Götzke ist seit über 22 Jahren im Volkswagen Konzern tätig. Seit 2001 arbeitet er bei Bugatti und war als Leiter der Fahrwerk-Entwicklung maßgeblich an der Entwicklung des Modells Veyron und in seiner jetzigen Funktion des Modells Chiron beteiligt. Bugatti hat derzeit im neuen Chiron nach eigenen Angaben die leistungs- Uhlmann_Stampfschablonen 03.01.2007 16:18 Uhr Seite 1 Der neue Titan-Bremssattel ist 41 cm lang, 21 cm breit, 13,6 cm hoch und wiegt gerade einmal 2,9 kg. Der derzeit eingesetzte Bremssattel aus Aluminium wiegt 4,9 kg. stärksten Bremsen der Welt im Einsatz. Die Bremssättel wurden dafür komplett neu entwickelt. Sie bestehen aus einer hochfesten Aluminiumlegierung und werden aus einem Block geschmiedet. Mit jeweils acht Titankolben an den vorderen Bremssätteln und jeweils sechs an den hinteren sind das gleichzeitig die größten Bremssättel, die derzeit in einem Serienfahrzeug zum Einsatz kommen. Der Bremssattel des Chiron wird unter Anwendung von Prinzipien der Bionik nach dem Vorbild der Natur gefertigt. Mit der neuen Architektur konnte minimales Bremssattelgewicht bei maximaler Bausteifigkeit erreicht werden. Sowohl für Design und Funktionsweise der Bremsen kam die Inspiration aus dem Rennsport. Mit dem neu entwickelten 3-D-Druck- Titan-Bremssattel geht Bugatti nun einen Schritt weiter und betritt damit Neuland. Titan kommt als Legierung unter dem wissenschaftlichen Namen Ti6AI4V hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt zum Einsatz, zum Beispiel bei hochbelasteten Bauteilen, wie den Aufhängungen der Fahrwerke oder Tragflächen bei Flugzeugen oder im Triebwerksbereich von Flugzeugen und Raketen. Der Werkstoff ist wesentlich leistungsfähiger als Aluminium. So beträgt beispielsweise seine Zugfestigkeit selbst als 3-D-Druck-Bauteil 1250 N/mm 2 , das heißt, dass man an einem Quadratmillimeter dieser Titan-Legierung mit etwas mehr als 125 kg ziehen kann, ohne dass das Material reißt. Der neue Bremssattel aus Titan ist 41 cm lang, 21 cm breit, 13,6 cm hoch und wiegt gerade einmal 2,9 kg. Im Vergleich zum derzeit verwendeten Bauteil aus Aluminium, das 4,9 kg wiegt, könnte Bugatti bei einem Einsatz des neuen Bremssattels im Fahrzeug folglich über 40 % Gewicht einsparen bei gleichzeitig noch höherer Belastungsfähigkeit. Dem stand bislang allerdings die Tatsache entgegen, dass die extrem hohe Festigkeit von Titan es sehr schwierig und interVIB Anzeige (Fachzeitschrift: Giesserei) Format: 85 mm x 30 mm, 1-farbig in der Praxis oftmals sogar unmöglich macht, ein solches Bauteil aus einem Block zu fräsen oder zu schmieden und entsprechend zu bearbeiten, wie es bei Aluminium üblich ist. Ein äußerst leistungsstarker 3-D-Drucker löst nun das Problem und eröffnet zudem die Möglichkeit, weitaus komplexere und damit deutlich steifere und festere Strukturen zu erzeugen. www.bugatti.com FOTO: BUGATTI A. FENGLER Hermann Uhlmann Maschinen- und Waagenbau GmbH Hasseröder Straße 6 Chargiermaschinen · Trennrinnen · Knollenbrecher · Sandförderrinnen · uvm. Entwicklung · Konstruktion · Realisierung · Service Tel.: +49 (0) 2 51-20 81 58-0 · www.intervib.de · info@intervib.de interVIB-Anzeige / Format: 85 mm x 30 mm, 1-farbig GIESSEREI 105 05/2018 11
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