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Forschung: Gesucht wird die elektrische Maschine der Zukunft

Redakteur: Gerd Kucera

Derzeit 16 Partner hat das Projekt Elektrische Antriebe im Forschungsvorhaben Produktionstechnischer Wandel, das seit Juli 2020 aktiv ist. Ziel ist u.a die wettbewerbsfähige elektrische Maschine der Zukunft.

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CONTACT Software ist einer der derzeit 16 Partnern und arbeitet an allen drei aktuellen WvSC-Projekten zu den Technologiefeldern Digitalisierung, neue Materialien und additive Fertigungsverfahren.
CONTACT Software ist einer der derzeit 16 Partnern und arbeitet an allen drei aktuellen WvSC-Projekten zu den Technologiefeldern Digitalisierung, neue Materialien und additive Fertigungsverfahren.
(Bild: Siemens)

Im Mittelpunkt der Arbeiten am Werner-von-Siemens Centre for Industry and Science e.V. (kurz WvSC) stehen höhere Leistungsdichten und bessere Wirkungsgrade der gesuchten neuen Generation von industriellen Großmotoren. Zur Motivation schreibt das WvSC: Aufgrund des Klimawandels steigt der Stellenwert weiter. Verbrennungsmotoren werden durch elektrische Antriebe ersetzt.

Neben der Verfügbarkeit und dem Wirkungsgrad ist die höhere Leistungsdichte (Leistung/eingebrachte Masse) eine der zentralen Anforderungen an die Entwicklung neuer elektrischer Maschinen. Die Realisierung dieser Anforderungen und die Lieferzeiten im internationalen Wettbewerb sind wachsende Herausforderungen für klassische Produktionsstandorte. Um weiter wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen deshalb disruptive Ansätze gefunden werden, die elektrische Maschine von Grund auf neu zu gestalten und zu fertigen. Die Digitalisierung bietet hierfür enorme Chancen.

Mit digitalen Zwillingen zur Zukunftsmaschine

Der elektrische Antrieb kommt in industriellen Anwendungen verschiedenster Branchen zum Einsatz. Etwa Metall, Industrie, Bergbau, Energie, Marine/Schiffsbau, Öl & Gas. Vorteile des elektrischen Antriebs sind Umweltfreundlichkeit, gute Transportierbarkeit der notwendigen Energie auch über große Entfernungen, hoher Wirkungsgrad bei der Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie und nicht zuletzt hohe Verfügbarkeit.

Das Fraunhofer IPK formuliert das Projektziel mit der Entwicklung einer wettbewerbsfähiges elektrisches Maschine der Zukunft. Die Forschungsergebnisse sollen auf verwandte Bereiche wie die Bahnantriebe übertragen werden. Am Fraunhofer IPK untersuchen die ForscherInnen den Einsatz digitaler Zwillinge zur Konstruktion und Herstellung von elektrischen Antriebskomponenten, entwickeln neue Technologien für deren additive Fertigung und definieren Prozesse für eine vorausschauende Wartung und Instandhaltung.

Produktion per 3D-Druckverfahren?

Relevante Forschungsfragen sind beispielsweise: Wie lassen sich mit durchgängig digitalisierter und automatisierter Produktionskette elektrische Antriebe ressourcenschonender herstellen? Lassen sich Bauteile für elektrische Antriebe auch im 3D-Druckverfahren produzieren? Wie kann ein digitaler Zwilling beim Anwender eine 100%-ige Verfügbarkeit des elektrischen Antriebs garantieren?

Das Projekt wird im Rahmen des Werner-von-Siemens Centre for Industry and Science durchgeführt, kofinanziert durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Das Werner-von-Siemens Centre for Industry and Science ist im Berliner Zukunftsort Siemensstadt 2.0 beheimatet. Mit Siemensstadt 2.0 plant Siemens das größte Entwicklungsprojekt in seiner Geschichte. In den kommenden Jahren sollen auf dem Firmen-Gelände in Berlin-Spandau neue Arbeits- und Lebenswelten entstehen. Das historische Verwaltungsgebäude und sein Umfeld sind der erste Baustein der Siemensstadt 2.0.

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