3D-printen biedt nieuwe opties voor productie van onderdelen voor elektrische motoren

De technologische vooruitgang in de ontwikkeling van elektrische motoren neemt een opmerkelijke wending met de introductie van 3D-printen van onderdelen. Het bedrijf Elkem speelt hierin een belangrijke rol door het ontwikkelen van een gespecialiseerd ijzer-silicium poeder, specifiek ontworpen voor het 3D-printen van onderdelen voor elektrische motoren. Deze ontwikkeling is onderdeel van het SOMA-project, gefinancierd door de EU, waarbij leverancier van geavanceerde op siliconen gebaseerde materialen Elkem samenwerkt met onderzoekspartners en klanten zoals VTT, Siemens, Stellantis en Gemmate Technologies.

Traditioneel worden elektrische motoren vervaardigd door het snijden en vormen van stukken uit een metalen plaat. Deze methode kan inefficiënt zijn en leidt tot aanzienlijk materiaalverbruik. 3D-printen biedt hier een oplossing voor door de efficiëntie te verhogen en het materiaalverbruik te verlagen. Het 3D-printen van grotere motoronderdelen was echter problematisch, omdat de onderdelen vaak te broos werden en gemakkelijk konden breken. Het nieuwe ijzer-silicium poeder van Elkem zou dit probleem kunnen oplossen.

3D-printen van onderdelen voor elektrische motoren met zacht magnetisch poeder

Het poeder dat ontwikkeld is in het SOMA-project is zogenaamd zacht magnetisch, wat betekent dat het gemakkelijk te magnetiseren en te demagnetiseren is. Dit is een belangrijke eigenschap voor elektrische motoren. Het poeder wordt geproduceerd in een kleinschalige pilot-atoomsproeier, gevestigd in Kristiansand bij het Future Materials, Norwegian Catapult Centre. Dit poeder is al gebruikt voor het 3D-printen van componenten om de kwaliteit en fabricage van demonstratieapparaten te evalueren.

Tomi Lindroos van VTT belicht het potentieel van dit project om de productie van motoronderdelen te transformeren. “We hebben met succes een nieuw gespecialiseerd poeder gecreëerd met goede printbaarheid, gebaseerd op silicium-staal (met toevoegingen). De 3D-geprinte componenten tonen verbeterde ductiliteit en concurrerende magnetische eigenschappen”, aldus Lindroos.

Ductiliteit verwijst naar de mate waarin een materiaal kan vervormen onder trekspanning zonder te breken. Dit betekent dat een ductiel materiaal, zoals bepaalde metalen, kan worden uitgerekt tot een draad of kan worden gebogen zonder dat het scheurt of breekt.

Elektrische scooter

Het uiteindelijke gebruiksscenario was het produceren van een motor voor een elektrische scooter. Gemmate-Technologies en VTT voerden de modellering uit. Hun werk ondersteunde dit scenario. Dit leidde tot innovatievere ontwerpen voor elektrische motorcomponenten.

Jan Ove Odden, projectleider bij Elkem, zegt dat het poeder uit het SOMA-project nu op de markt komt. Ze evalueren dit product voor mogelijke commerciële productie in de toekomst. “Het product is momenteel beschikbaar in kleine testvolumes,” zegt Odden.

Het SOMA-project duurde drie jaar en startte op 1 januari 2021. EIT Raw Materials ondersteunde het en de EU financierde het. Het totale budget was iets meer dan 5,6 miljoen euro. Dit project met 3D-printen van onderdelen voor elektrische motoren belooft niet alleen een efficiëntere productie van dergelijke elektrische motoren, maar opent ook de deur naar meer duurzame en innovatieve oplossingen in de sector van elektrisch vervoer.