00

Двигатель из 3D-принтера

Двигатель из 3D-принтера

Инженеры Хемницкого технического университета «распечатали» электродвигатель на 3D-принтере. Для этого использовались мультиматериалы с использованием железа, меди и керамики.

Слой за слоем машина наносит металл и керамику, придает им форму путем экструзии, а затем высушивает до твердого состояния. Это достижение инженеров с кафедры систем преобразования энергии и электроприводов может произвести революцию в сфере производства электродвигателей. Первый раз ученым удалось создать почти весь мотор с помощью промышленного 3D-принтера. «Мы представим результат нашей работы на ярмарке Hannover Messe 2018», гордо рассказывает профессор Ральф Вернер (Ralf Werner), руководитель кафедры.

Его коллеги, Йоханнес Рудольф (Johannes Rudolph) и Фабиан Лоренц (Fabian Lorenz) еще в прошлом году представили катушку, также созданную с помощью 3D-принтера, которая выдерживает температуру свыше 300°C.

Благодаря самостоятельно разработанному материалу им удалось создать все ключевые детали двигателя на 3D-принтере. К ним относятся электрические проводники из меди, которые вместе с деталями из железа и его сплава участвуют в создании магнитного поля. Но система работает только при наличии надежной изоляции, поэтому керамическая изоляция тоже является частью "распечатанной" системы.

Керамическая изоляция: еще одно достижение

"Последние два с половиной года мы работаем над повышением рабочей температуры электрических машин", объясняет Вернер. Прорыв случился, когда ученые нашли специальный керамический материал, который по сравнению с обычными полимерными изоляторами намного более эффективен. "При использовании обычной изоляции температура обмотки может достигать 220 °С. При использовании керамики мы не ограничены этой цифрой", объясняет профессор. С новой изоляцией рабочая температура будет ограничена только ферромагнитными свойствами железа а значит, она сможет достигать 700 °С.

Еще одно несомненное преимущество керамики заключается в том, что она прекрасно отводит тепло. Эффективное отведение тепла позволяет повысить удельную мощность двигателя а это еще одна цель ученых. "Несмотря на зависимую от процесса и не всегда высокую электропроводность меди, за счет снижения температуры обмотки можно повысить эффективность системы", рассказывает Лоренц.

 

 

Сложность: высокая точность дозирования материалов

В основе опыта инженеров из Хемница лежит послойная экструзия высоковязких материалов. Эти материалы содержат частицы железа, меди или керамики, а также специальный связующий материал. Но достижение необходимой точности – сложная задача. Чтобы обеспечить ее, ученые сотрудничали с коммерческой фирмой, которая специализируется на дозирующей технике.

«Созданный в нашей лаборатории двигатель – это прорыв в области 3D-печати и прекрасный повод выходить на массовый рынок», – уверяет Рудольф. Возможно, уже через несколько десятилетий основная часть двигателей будет производиться таким – пока необычным для нас – способом.

Возврат к списку

Хотите подписаться на статьи электронного журнала "Электрорешения"?