3D-geprinte magneten helpen bij het creëren van efficiëntere elektromotoren

VTT Technical Research Centre of Finland leidt een Europees consortium 3DREMAG dat een nieuw materiaal ontwikkelt dat geschikt is voor 3D-printen van permanente magneten, dat kan worden gebruikt in elektrische en hybride voertuigmotoren. Het doel op de lange termijn is om een ​​volledig 3D-printbare elektromotor te ontwikkelen, een die ongeveer 30% lichter zou zijn dan de huidige motoren.

Het nieuwe permanente magneetmateriaal dat voor dit doel wordt ontwikkeld, zal schoner verkeer bevorderen en de milieu-impact van verkeer helpen verminderen. Verkeer is de op een na grootste bron van klimaatemissies ter wereld en vereist nieuwe duurzame oplossingen. Eind 2020 zal het aantal elektrische auto’s wereldwijd meer dan 10 miljoen bedragen. Het zal naar verwachting tegen 2030 125 miljoen bereiken.

Meer dan 90% van de motoren van elektrische voertuigen zijn gebaseerd op permanente magneten, die een hoog vermogen leveren in een klein volume. In tegenstelling tot elektromagneten die een continue elektrische stroom nodig hebben om hun magnetisme te behouden, hebben permanente magneten geen extern magnetisch veld nodig. De sterkste permanente magneten zijn gebaseerd op een combinatie van neodymium, ijzer en boor (Nd-Fe-B).

Tegenwoordig is de productie van volledig compacte permanente magneten beperkt tot eenvoudige vormen. Het Nd-Fe-B-poeder dat is ontwikkeld onder het 3DREMAG-project zal de productie van magneten via 3D-printen mogelijk maken. 3D-printen kan worden gebruikt om de grootte van magneten te optimaliseren en de hulpbronnenefficiëntie te verbeteren. Dit is belangrijk omdat neodymium een ​​zeldzame grondstof is met beperkte beschikbaarheid.

Het poeder dat in ontwikkeling is, is het eerste permanente magneetmateriaal dat is aangepast voor 3D-printen

Nd-Fe-B-poeder kan worden gebruikt om volledig compacte metalen en hulpbronnenefficiënte permanente magneten te produceren voor elektrische en hybride voertuigmotoren, elektrische fietsen en consumentenelektronica, evenals voor windturbinegeneratoren.

“Op de lange termijn is ons doel om een ​​volledig 3D-printbare elektromotor te bouwen die ongeveer 30% lichter zou zijn dan de huidige motoren. Om dit doel te bereiken is multidisciplinaire samenwerking vereist en het combineren van verschillende technologieën”, zegt Joni Reijonen, Research Scientist and Project Manager bij VTT.

“Dit onderzoeksproject heeft tot doel complexe, meerlaagse structuren te implementeren voor 3D-printbare permanentmagneetcomponenten. Het zal nieuwe functies mogelijk maken zoals segmentatie en directe integratie die de efficiëntie van elektromotoren verhogen. Deze oplossing kan het bewuste gebruik van schaarse componenten aanzienlijk verbeteren. materialen ”, zegt Carsten Schuh, hoofd van de Siemens Technology Unit Functional Materials and Manufacturing Processes.