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Projektbeschreibung

Die erfolgreiche Atlantiküberquerung von Bertrand Piccard an Bord eines elektrisch angetriebenen Solarflugzeugs zeigt die enorme Leistungsfähigkeit elektrischer Antriebstechnik unter Verwendung moderner, optimierter Werkstoffsysteme. Für die Leistungsfähigkeit des Flugzeugs Solar Impulse 2 spielt der weichmagnetische Aktivteil der Antriebe eine entscheidende Rolle. Dieser ist aus einer Hochleistungslegierung aus Fe-Mo-Ni aufgebaut, welche die kompakte und gleichzeitig leistungsfähige Bauweise der Antriebe erst ermöglicht. Zur Herstellung des Blechpakets kommen konventionelle Fertigungsprozesse zum Einsatz. Parallel zum Fortschritt bei der Werkstofftechnik finden neue Fertigungsmethoden der additiven Fertigung vermehrt Beachtung in der Luftfahrtindustrie, da hiermit neue, bislang nicht darstellbare Geometrien und Leichtbaustrukturen problemlos gefertigt werden können. Im Bereich des Elektromaschinenbaus ist Potential der freien geometrischen Gestaltung von Funktionsteilen bislang jedoch weitgehend unerforscht. Dieses Projekt soll daher dazu beitragen, das digitale Fertigungsverfahren des Laserstrahlschmelzens (LSS) zum Aufbau des hochpermeablen, weichmagnetischen Aktivteils eines Leichtbauelektromotors für Neben- und Hilfsaggregate, sowie Stellantriebe innerhalb eines Flugzeugs zu befähigen, und dadurch vollkommen neue Denkansätze bei der Auslegung von elektrischen Maschinen zu ermöglichen. Da innerhalb dieses Maschinenteils ein Großteil des Gewichts gebunden ist, kann durch eine freigeformte Gestaltung hier ein großes Gewichteinsparpotential realisiert werden. Gleichzeitig bietet die gezielte dreidimensionale geometrische Gestaltung die Möglichkeit, auch den Magnetfluss beliebig dreidimensional zu führen, was wiederum bislang nicht darstellbare Potentiale im Maschinendesign erschließt.

Mit Abschluss dieses Projekts steht den Entwicklern von elektrischen Antrieben eine alternative Fertigungsmethode für weichmagnetische Aktivteile zur Verfügung, durch die vollkommen neue Motordesigns ermöglicht. Darüber hinaus kann das Blechpaket durch gerichtete anisotrope Eigenschaften magnetisch so konditioniert werden, dass ein optimierter Magnetfluss ermöglicht wird und wiederum Gewicht eingespart werden kann.