Präzise und verschleißfreie Fertigung von Komponenten für Elektromotoren
Professur Mikrofertigungstechnik der TU Chemnitz schließt erfolgreich Forschungsprojekt zur Entwicklung hocheffizienter Prozesse für die Präzisionsfertigung von Permanentmagneten für Elektroantriebe ab
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Ein Werkstückspannsystems fixiert einen bearbeiteten Neodym-Eisen-Bor-Permanentmagneten. Foto: Professur Mikrofertigungstechnik
Sogenannte rastmomentarme Synchronantriebe werden unter anderem in elektrisch betriebenen Fahrzeugen oder als Präzisionsantriebe in der Satellitenkommunikation genutzt. Sie zeichnen sich durch einen besonders ruhigen Lauf bei gleichbleibendem Drehmoment aus, erfordern jedoch eine hochpräzise Bearbeitung der verbauten Permanentmagnete. Um diesen Präzisionsanforderungen zu genügen, wird gegenwärtig in der Praxis zur Nachbearbeitung die Funkenerosion (EDM) angewendet. Beim EDM werden sehr hohe Temperaturen benötigt, die durch elektrische Entladungen entstehen und zum Materialabtrag führen. Dadurch gehen magnetische Kräfte verloren, die durch nachträgliche Magnetisierungsschritte wieder hergestellt werden müssen. Das führt zu langen Bearbeitungszeiten und hohen Produktionskosten.
Im Rahmen des Forschungsprojekts „PerMinos2“ ist es Wissenschaftlern der Professur Mikrofertigungstechnik (Leitung: Prof. Dr. Andreas Schubert) der Technischen Universität Chemnitz in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Fertigungstechnik mit Schwerpunkt Trennen der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg sowie der SITEC Industrietechnologie GmbH Chemnitz gelungen, eine signifikante Effizienzsteigerung zu erzielen. Dafür erforschten sie erfolgreich das elektrochemische Abtragen mit PECM (Pulsed Electrochemical Machining) als alternatives Bearbeitungsverfahren. Beim elektrochemischen Abtragen werden keine Entladungen benötigt und die Bearbeitung findet bei Raumtemperatur statt. Damit entfallen im Vergleich zum EDM die zeitaufwendigen Schritte zur nachträglichen Magnetisierung.
Schwerpunkte der Forschungen waren die Untersuchung der elektrochemischen Auflösung des weit verbreiteten Magnetwerkstoffes Neodym-Eisen-Bor und umfangreiche Multiphysik-Simulationen. Es wurde eine spezielle Vorrichtung für das elektrochemische Verfahren entwickelt und erprobt, mit der eine Reduzierung der Bearbeitungszeit auf ein Fünftel im Vergleich zum etablierten EDM-Prozess nachgewiesen wurde. Zudem besteht im Gegensatz zum EDM die Möglichkeit, den PECM-Prozess zu parallelisieren und durch die zeitgleiche Fertigung mehrerer Magnete eine weitere Steigerung der Ressourceneffizienz zu erreichen.
Dieses Forschungsprojekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Rund 220.000 Euro flossen an die TU Chemnitz.
Weitere Informationen erteilt Thomas Berger, Professur Mikrofertigungstechnik, Telefon +49 (0)371 531-35944, E-Mail thomas.berger@mb.tu-chemnitz.de.
Mario Steinebach
29.08.2024
