Fraunhofer-Projektzentrum WolfsburgNiederdruckguss von Komponenten für E-Maschinen
In dem Projekt »Niederdruckguss von Komponenten für E-Maschinen (NDKomp)« des Fraunhofer-Projektzentrums Wolfsburg soll die vom Fraunhofer IFAM entwickelte CASTCoil-Technologie für eine seriennahe Fertigung im Niederdruckguss weiterentwickelt werden. Bei der CASTCoil-Technologie handelt es sich um gegossene Zahnspulen für den Einsatz in E-Motoren. Im Projekt sollen Spulen aus hochleitfähigem Kupfer im Niederdruckgussprozess in Dauerformen hergestellt werden. Die Ziele bestehen in der Entwicklung eines temperaturfesten Werkzeugs für den Kupferguss sowie in der Auslegung einer gießgerechten Spulengeometrie. Dadurch soll die Massenfertigung von Kupferspulen für Synchronmaschinen mit einem sehr hohen Nutfüllfaktor ermöglicht werden.
Der im Projekt verfolgte Ansatz für die Herstellung gegossener Spulen in Großserie ist der Niederdruckguss. Mit diesem können die Vorteile des Feingusses in Bezug auf Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität des Bauteils mit der Massenproduktionstauglichkeit des Druckgussprozesses vereint werden. Der Niederdruckguss bietet das Potenzial einer sehr wirtschaftlichen Serienfertigung durch die Verwendung von Dauerformen. Im Gegensatz zum herkömmlichen Druckguss ermöglicht der ND-Gussprozess den Ausschluss von Sauerstoff im Tiegelbereich und reduziert damit die Bildung leitfähigkeitsmindernder Oxide. Außerdem wird durch das laminare Formfüllungsverhalten die Reproduzierbarkeit und Qualität der Gussergebnisse gegenüber dem Druckgussprozess erheblich verbessert und der Einsatz lösbarer Einlegkerne für die Herstellung von sehr komplexen Bauteilen ermöglicht. Daraus resultiert zusätzlich eine hohe Gestaltungsfreiheit sowie sehr gute elektrische Leitfähigkeit der Spulen. Gegenüber anderen Gießprozessen besitzt der Niederdruckguss verfahrensbedingt einen geringen Anteil an Kreislaufmaterial, was insbesondere bei der Verwendung teurer Reinkupfer-Schmelzen vorteilhaft ist.
Die Herstellung der komplexen und dünnwandigen Spulengeometrie in einer Dauerform erfordert durch die im ND-Guss niedrigen Formfüllungsgeschwindigkeiten jedoch eine sehr hohe Einsatztemperatur des Werkzeugs. Die hierfür notwendigen Anforderungen an die verwendeten Werkzeugmaterialien und Werkzeugkonzepte werden in dem Projekt »NDKomp« erforscht.
