Немецкие инженеры впервые напечатали на 3D-принтере электродвигатель
Немецкие исследователи продемонстрировали первый в мире электромотор, полностью изготовленный на 3D-принтере. Как считают разработчики, использованные в процессе 3D-печати керамические материалы позволят значительно расширить диапазон рабочих температур.
Проектом по созданию первых полностью 3D-печатных электромоторов занимаются инженеры Хемницкого технического университета. В своих экспериментах команда использует доступный метод экструзионной 3D-печати, называемый «робокастингом» или «Direct Ink Writing» – построение слоев вязкими материалами. В качестве расходников использовались различные пасты, состоящие из связующего вещества и наполнителей из керамики, железа и меди. После печати элементы моторов подвергались обжигу. С отладкой аддитивного процесса помогала баварская компания ViscoTec, занимающаяся производством насосных и дозирующих систем и выпускающая специализированные экструдеры для работы с вязкими материалами.
Ноги проекта растут из исследования, направленного на повышение эксплуатационных температур электромеханических устройств. Так, в прошлом году члены команды Йоханнес Рудольф и Фабиан Лоренц продемонстрировали 3D-печатные катушки индуктивности с максимальной рабочей температурой выше 300°С. Как правило, температурные ограничения вытекают из характеристик используемой изоляции. Для решения этой проблемы немецкие инженеры решили заменить полимерную изоляцию керамическими материалами.
«На протяжении последних двух с половиной лет мы работали над повышением диапазона рабочих температур электрических машин. За счет использования керамической изоляции можно значительно превысить порог в 220°С, характерный для традиционных изоляторов. Максимальные рабочие температуры электромашин в таком случае будут определяться ферромагнитными свойствами железных компонентов с практическим пределом в районе 700°С», – поясняет Йоханнес Рудольф.
Один из плюсов использования керамики вместо полимеров заключается в более высокой теплопроводности, позволяющей более эффективно рассеивать тепло, генерируемое в проводниках. Как поясняет Лоренц, хотя специфика аддитивного процесса и приводит к снижению электропроводности медных компонентов, вытекающая потеря эффективности из-за возрастающего сопротивления компенсируется снижением температуры обмотки. Наработки команды будут продемонстрированы 23-27 апреля на выставке Hannover Messe 2018.
