Hevder 3D-print kan gi Formel E 45 prosent mer effekt – og gjøre motorene mindre

Det vesle firemanns gründerselskapet Additive Drives GmbH i Halsbrücke i Sachsen, Tyskland mener de har funnet veien til mer effekt fra elmotorer.

Målet er i første omgang å bidra til utviklingen av motorer for Formel E, den elektriske racingklassen som startet i 2015. Selskapet ser også for seg at løsningen kan brukes i elmotorer til sykler, som da kan gjøres både mindre og lettere.

For motorer til elbiler ser de foreløpig kun for seg at teknologien kan brukes til å produsere prototyper. Da skal tiden det tar å lage en fullverdig motor reduseres til kun en måned, og bedriften hevder deres prototyper sammen med simuleringer vil bidra til at produksjonstiden for elmotorer med tradisjonelle viklinger vil bli kraftig redusert.

Reduserer motstand og varmetap

Den stor gevinsten ved å printe spolene er bedre fyllfaktor. En tradisjonell elmotor har spoler av tradisjonelle runde kobberledere. Disse er produsert med ortosyklisk vikling, som gir den beste fyllgraden. Teoretisk skal det være mulig å nå en fyllgrad på 0,91, i praksis når man ikke over 0,45, skriver det tyske ingeniørmagasinet VDI Nachrichten.

– Vi oppnår enkelt en fyllgrad på 0,65. Siden elektrisk motstand er proporsjonal med 1/fyllfaktor fører det til at varmetapet reduseres med 30 prosent, ved samme dreiemoment, sier Jakob Jung, en av gründerne.

Axel Helm, en annen av gründerne legger til at målt etter den internasjonale industristandarden IACS får de en ledningsevne på 100 prosent.

IACS står for Annealed Copper Standard, den ble utviklet av amerikanske myndigheter i 1913, etter en enkel modifikasjon året etter definerer den at en kobberledning med et tverrsnitt på 1mm² ved en temperatur på 20° C skal ha en motstand på 1.7241x10^-8 ohm-meter eller 5.8001x10⁷ Siemens/meter om man uttrykker ledningsevnen.

Mer strøm – mer dreiemoment

Med printede spoler unngår man også såkalte hotspots som ofte forekommer ytterst i konvensjonelt viklede spoler. Uten å måtte ta hensyn til hotspots kan ingeniørene bruke høyere strømtetthet, og følgelig høyere dreiemoment.

Additive Drives oppnår en avstand på 100 µm mellom «viklingene». Når spolene kommer ut fra den lett modifiserte laserprinteren blir de rengjort. Deretter blir all luften suget ut ved hjelp vakuum og erstattet med harpiks.

På sine nettsider hevder Additive Drives at 3D-printing av spoler ikke bare gir fordeler i form av økt effekt og dreiemoment, men at det i tillegg gir ingeniørene stor frihet til å tegne og produsere et stort antall forskjellige motorgeometrier på en helt annen måte enn hva som er mulig med tradisjonelle viklinger.

Ingeniørene kan også velge mellom å benytte én stor spole, en såkalt hairpin-spole eller sette sammen spolen av en serie mindre spoler.