Leichte, effiziente Traktionsantriebe durch federnde Rotorkomponenten (fedeRo)

Abstract

Im Rahmen des BMWK-geförderten Projekts "fedeRo" wurden innovative Fertigungs- und Fügeverfahren für hochdrehende Rotoren elektrischer Turbo-Kompressoren (ETCMS) aus dem Brennstoffzellenbereich entwickelt und evaluiert. Der Fokus lag auf der Analyse und Validierung verschiedener Bandagierungswerkstoffe (Inconel 718, Titan Grade 5, CFK/GFK sowie AMLOY-ZR02) hinsichtlich mechanischer Belastungen, magnetischer Permeabilität, Bearbeitbarkeit und Fügetechnologien. Zur Umsetzung des Projekts wurden 42 Magnetbaugruppen und 22 Bandagen gefertigt und systematisch untersucht. Dabei kamen eigens entwickelte Fügevorrichtungen zum Einsatz, insbesondere für das induktive Fügen und Kaltfügen. Der Härteprozess für Inconel 718 erwies sich als technisch und wirtschaftlich besonders vorteilhaft, mit signifikanten Steigerungen der mechanischen Eigenschaften und hoher geometrischer Stabilität. Titan Grade 5 zeigte dagegen nur moderate Verbesserungen und geometrische Instabilitäten. Mit dem neu entwickelten Metallspritzgießverfahren für AMLOY-ZR02-Bandagen konnte eine kraftschlüssige Verbindung ohne separate Fügeschritte durch die Verarbeitungsschwindung realisiert werden. Durch eine experimentelle Untersuchung wurde die Höhe der Verarbeitungsschwindung untersucht und somit die Eignung für die thermomechanische Belastung im Einsatz. Für die artikelspezifischen CFK/GFK-Bandagen wurde durch experimentelle Berstversuche das maximale Übermaß ermittelt. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse und Technologien konnten bereits erfolgreich in einem Entwicklungsprojekt und zwei Prototypenprojekten angewendet werden. Damit trägt das Förderprojekt nicht nur zur technologischen Weiterentwicklung von MS-Schramberg bei, sondern stärkt nachhaltig die Wettbewerbsposition und eröffnet neue Geschäftsmöglichkeiten.