Das Projekt "Teilprojekt: Pressen- und Steuerungskonzept" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schuler Pressen GmbH durchgeführt. Das Gesamtziel des Vorhabens stellt die Erarbeitung einer wirtschaftlichen und effizienten Produktionstechnologie für Stator- und Rotorpakete dar, die die gesamte Prozesskette von der Elektrobandherstellung über das Aufbringen von Isolations- und Klebstoffschichten und das Stanzen bis hin zum Klebpaketieren umfasst. Das Ziel des Teilvorhabens von Schulers ist die Konzeptionierung von Pressen, die die Anforderungen des Klebpaketierprozesses hinsichtlich Arbeitsraum und thermischer Entkopplung berücksichtigt. Ebenfalls ist es erklärtes Ziel die Steuerung für das neu entwickelte Verfahren zu entwickeln und in die Maschinensteuerung zu integrieren. Die Arbeiten beginnen mit der Festlegung des Anforderungsprofiles des Prozesses. Die Schuler Pressen GmbH dient in den ersten Arbeitspaketen als Informationsgeber, was die Restriktionen bezüglich der Presse darstellen. Im weiteren Projektverlauf wird die existierende Presse konstruktiv auf die Anforderungen des entwickelten Prozesses angepasst, z.B. durch Erweiterung des Einbauraumes, thermische Entkopplung und Programmierung sowie der Bau einer Steuerung des Prozesses.
Das Projekt "Teilprojekt: Auslegung, Herstellung und Prüfung von E-Motoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Volkswagen AG durchgeführt. Das Gesamtziel des Vorhabens stellt die Erarbeitung einer wirtschaftlichen und effizienten Produktionstechnologie für Stator- und Rotorpakete dar, die die gesamte Prozesskette von der Elektrobandherstellung über das Aufbringen von Isolations- und Klebstoffschichten und das Stanzen bis hin zum Klebpaketieren umfasst. Für Volkswagen stellt sich die Herausforderung, ein serienflexibles Fertigungskonzept für Statoren und Rotoren zu entwickeln, das gleichermaßen eine wirtschaftliche und energieeffiziente Fertigung und die Verbesserung der Elektromotoreigenschaften (Wirkungsgrad, Drehmoment) berücksichtigt. Dazu gehört die Optimierung der Rotor- und Statorgeometrie, die Untersuchung von Einflüssen der Produktionsprozesse von Rotoren und Statoren auf die Eigenschaften des E-Motors sowie die Ermittlung von produktseitigen Anforderungen an die Produktionsprozesse. Im Projekt übernimmt Volkswagen gemeinsam mit dem tff der Universität Kassel die Aufgabe der Gesamtkoordination. Inhaltliche Schwerpunkte für Volkswagen sind die Definition der Produkt- und Prozesseigenschaften, der Aufbau und die Validierung von Demonstratoren und die Untersuchungen des Einflusses der Produktionsprozesse von Rotoren und Statoren auf die Eigenschaften des E-Motors. Darüber hinaus werden zur Erreichung dieser Schwerpunkte Fertigungs- und Prototypenanlagen sowie Werkzeuge auf- und umgebaut. Die Arbeitsinhalte sind in 11 Arbeitspakete gegliedert, welche gemeinsam mit den Projektpartnern bearbeitet werden.
Das Projekt "Teilprojekt 1.2.7: Wirkungsgradoptimierte Statoren mit und ohne Innendeckband" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Strömungsmechanik, Professur für Turbomaschinen und Flugantriebe durchgeführt. Ziel des Projektes ist die im Hinblick auf Wirkungsgrad und Pumpgrenze erarbeitete Richtlinie zur Gestaltung von Verdichterstatoren mit und ohne Innendeckband. Im Rahmen des Projekts sollen experimentelle Messungen am Niedergeschwindigkeitsverdichter der TU Dresden durchgeführt werden, in denen der Nabenspalt eines Statorgitters gezielt variiert wird. Zusätzliche Messungen einer Konfiguration mit Stator-Innendeckband bei verschiedenen Leckagemassenströmen ermöglichen den Vergleich beider Konfigurationen. Abschließend werden die erarbeiteten Designregeln in einem optimierten Aufbau verifiziert. Die Ergebnisse werden verwendet, um die physikalischen Wirkmechanismen von Deckbandumströmung und Spaltströmung zu beschreiben. Im Institut fließen die Ergebnisse der Forschungsarbeit direkt in die studentische Ausbildung ein.
Das Projekt "3.2.10 Kühlungsmanagement; Titel: Neuartige Dichtungen für Gasturbinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Thermische Strömungsmaschinen durchgeführt. Bei der Entwicklung leistungsfähigerer Gasturbinen ist insbesondere der Bereich der Abdichtung zwischen Rotorscheiben und Stator (rim seal) von Bedeutung und seit Jahren Gegenstand intensiver Forschungsaktivitäten. Um Anstreifen und Beschädigungen während transienter Betriebszustände zu verhindern, müssen aktuell noch zu große Spaltweiten eingehalten werden, was zu hohen Verlusten führt. Ziel des Projektes ist es, geeignete Dichtungskonzepte für diesen Einsatzbereich zu entwickeln. Die besonderen Anforderungen sind dabei vergleichsweise große Durchmesser von bis zu 1500 mm, sowie die Anforderung einer dynamischen Anpassung an sich verändernde radiale und axiale Spaltweiten. Um die Dichtungsgeometrien unter möglichst realistischen Bedingungen untersuchen zu können, muss hierfür ein neuer Prüfstand aufgebaut werden. Neben einer hohen Modularität der die Untersuchung verschiedener axialer und radialer Dichtungskonzepte erlaubt, liegt der Fokus darauf, die axialen und radialen Auslenkungen des Rotors relativ zum Stator möglichst präzise mittels einer Traverse der Gehäuseteile darstellen zu können. Die projektierten Betriebsparameter wie Rotordrehzahl (280 m/s) und Differenzdruck (bis 3,5 bar) bewegen sich in realistischer Größe, lediglich der Rotordurchmesser wird leicht skaliert (580 mm). Insbesondere die Lagerung des Rotors ist kritisch. Konstruktion und Aufbau eines Prüfstandes zur Untersuchung von dynamischen Dichtungen. Begleitend werden numerische Studien angefertigt.
Das Projekt "Teilprojekt: Kondukiv-warmhärtende Schnellhärtung zur Herstellung von Stator- und Rotorpaketen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Institut für Produktionstechnik und Logistik, Fachgebiet Trennende und Fügende Fertigungsverfahren durchgeführt. Das Gesamtziel des Vorhabens stellt die Erarbeitung einer wirtschaftlichen und effizienten Produktionstechnologie für Stator- und Rotorpakete dar, die die gesamte Prozesskette von der Elektrobandherstellung über das Aufbringen von Isolations- und Klebstoffschichten und das Stanzen bis hin zum Klebpaketieren umfasst. Ziel des Teilprojekts ist es, einen konduktiv-warmhärtenden Klebprozess für Stator- und Rotorbleche zu erarbeiten und die entsprechenden Parameter anhand der Untersuchung mechanischer und elektrischer Eigenschaften zu evaluieren. Der Klebprozess soll so ausgelegt werden, dass ein auf dem Elektroblech tackfrei vorapplizierter Klebstoff durch eine Wärmequelle in der Taktzeit des Stanzprozesses ausgehärtet wird. Der Fokus bei der Erarbeitung der neuen Technologie liegt darauf, eine möglichst kurze Aushärtungszeit zu realisieren, um eine Integration des Klebprozesses in den Stanzprozess zu ermöglichen. Um das Ziel zu realisieren, müssen geeignete Klebstoffe ausgewählt, ggf. modifiziert und je nach ausgewähltem Klebstoff die Applikationstechnik angepasst werden. Der Fügeprozess wird hinsichtlich erzielbarer Festigkeiten bei kurzen Aushärtezeiten sowie hinsichtlich der Alterungsbeständigkeit charakterisiert. Im Weiteren wird die erarbeitete Klebtechnologie auf die Fertigung von Rotor- und Statorpaketen übertragen und deren mechanisch-technologischen Eigenschaften analysiert sowie Rotor- und Statorpakete für die Fertigung von Testmotoren bereitgestellt.
Das Projekt "Teilprojekt: Konstruktive Auslegung und Werkzeugentwicklung für den Statorverguss durch Spritzgießen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schwarzpunkt Schwarz GmbH & Co KG durchgeführt. Das Ziel für SP ist, die vom Motorenhersteller CD vorgegebenen Anforderungen an die Kapselung (Umspritzung) des Stators zu erfüllen und damit die Grundlagen für eine allgemeine mediendichte Kapselung und Isolation von Elektromotoren zu erarbeiten. Mit CD werden die Anforderungen an den Statorverguss in einem Lastenheft erarbeitet und festgehalten. Der aktuelle Konstruktionsstand der Statorbaugruppe muss überprüft und ggfs. für den Spritzgussprozess und die Fixierung der Elemente im Spritzgusswerkzeug angepasst werden. Es wird die Konstruktion eines Dummy erstellt, um vorab Spritzversuche durchführen zu können, die weitgehend die komplexen Fliessbedingungen des Kunststoffes widergeben können. Es folgt die Erstellung von CAD-Modellen und die Validierung im Rahmen von Simulationen. Sobald das Spritzgießwerkzeug verfügbar ist, werden Spritzversuche mit Variation der Prozessparameter durchgeführt, die umspritzten Dummyteile untersucht und mit den Simulationen abgeglichenes werden verschiedene Kunststoffe erprobt und analysiert. Nach der Entscheidung für ein Vergussmaterial (spritzgießfähiger Duroplast) und ggfs. einer weiteren Konstruktionsanpassung der Statorbaugruppe, erfolgt die Erstellung von CAD-Modellen unter Berücksichtigung der Versuchsergebnisse, anschließend die darauf aufbauende Werkzeugkonstruktion, sowie parallel erneute Simulationen für den geplanten endgültigen Statorverguss. Nach Einfahren des Werkzeuges werden Qualifizierungsmuster hergestellt und bei CD abschließend geprüft.
Das Projekt "Teilprojekt: Neue Produktionsverfahren für E-Motoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Motorenwerke AG durchgeführt. Gesamtziel des Vorhabens ist die Erforschung und Erprobung innovativer und ganzheitlicher Methoden zur automatischen Produktion von effizienzgesteigerten E-Motoren. Die BMW Peugeot Citroën Electrification GmbH verfolgt das Ziel, durch innovative Fertigungsmethoden den Wirkungsgrad von Elektromotoren für Fahrzeugantriebe zu steigern und den Bauraum sowie das Gewicht zu reduzieren. Mit auf einer Demonstratoranlage produzierten E-Motoren soll die Fähigkeit und Robustheit der Prozesse sowie die daraus erwartete Qualitätssteigerung nachgewiesen werden. Weiteres wesentliches Ziel ist die Reduzierung der Produktionskosten durch einen hohen Automatisierungsgrad der Statorenherstellung. Die Verbesserungen unterstützen insgesamt die Bemühungen, Nutzen und Attraktivität der Elektromobilität beim Kunden zu steigern. Anhand einer Referenzantriebsmaschine erfolgt im ersten Schritt eine Anforderungsdefinition. Es werden neue Isoliersysteme mit dem Ziel einer belastungsorientierten Auslegung entwickelt und geprüft. Weiterhin werden Grundlagenuntersuchungen zu fertigungsgerechten, leistungssteigernder und kostenoptimierten Prozessen zur Statorbewicklung durchgeführt. Das vollautomatische Fügen von Kupferverbindungen mittels Laserschweißen wird erforscht. Sämtliche zuvor entwickelten Fertigungstechnologien werden für den Bau von Demonstratoren zum Projektabschluss genutzt. Alle Arbeiten erfolgen in enger Zusammenarbeit mit den Partnern des Forschungsvorhabens.
Das Projekt "Teilprojekt: Wickel- und Statormontagetechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Otto Rist GmbH & Co. KG Konstruktion + Maschinenbau durchgeführt. Die Otto Rist GmbH & Co.KG verfolgt mit diesem Forschungsvorhaben das Teilziel, durch innovative Fertigungsmethoden den Füllgrad von Statornuten von aktuell max. ca. 47Prozent auf 60Prozent zu erhöhen. Da die aktuell bekannten Fertigungsverfahren wie Einzieh- und Nadelwickeltechnik keine weiteren Optimierungspotentiale hinsichtlich der Steigerung des Füllgrades mehr aufzeigen. Alternativ zu dem genannten Montageverfahren wird das Bewickeln von Einzelzahntechnik bzw. Polkette auf der Basis von einem handelsüblichen Deltaroboter untersucht. Die Idee ist auf der Basis eines Standardroboters kostengünstig ein hochflexibles Wickelgerät dem Anwender zur Verfügung zu stellen, entgegen den aufwendigen Entwicklungen von Spezialwickelmaschinen. Zum Aufbau der Vorrichtungen und Werkzeuge sind folgende umfangreiche Tätigkeiten notwendig: Mechanische Konstruktion - Softwareentwicklung - Elektrische Hardwareplanung - Mechanische Teilefertigung - Montage und Installation -Inbetriebnahme und Durchführung der Versuche.
Das Projekt "Teilvorhaben: Umsetzung eines Elektroantriebs inkl. erstmaliger Demonstratoraufbau im Automotive Bereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CPM Compact Power Motors GmbH durchgeführt. Gegenstand des Vorhabens ist die erstmalige Integration des zum Patent angemeldeten Doppelmotor- Konzepts 'CPM90 Twin' in das Colibri ELV unter Berücksichtigung von Automotive- Standards sowie die konzeptionelle Planung und Umsetzung verschiedener Betriebsmodi (Zu-/ Abschaltung der Motoren in Abhängigkeit des Drehmoment- und Leistungsbedarfs, Rekuperation, Sport-, Eco- oder Wintermodus).Die primären Ziele des Vorhabens beinhalten die erstmalige Nutzbarmachung eines innovativen Twin-Drive-Antriebs im PKW-Bereich, die weitere Optimierung der Effizienz des Antriebsstrangs durch Erforschung neuer Materialkonzepte für Rotor und Stator, die Nutzbarmachung des Thermik aus dem E-Antrieb sowie die Untersuchung optimaler Motor-/ Getriebekombinationen für das avisierte Nutzungsprofil des Colibri ELV. Des weiteren soll der Twin Motor erstmalig für rekuperatives Bremsen ausgelegt und somit der Wirkungsgrad des Gesamtsystems weiter gesteigert werden. Bei erfolgreichem Abschluss des Vorhabens plant CPM die Serienreife des CPM90 Twin sowie ggf. den Aufbau von Produktionskapazitäten in Deutschland für eine Serienfertigung. Das Vorhaben umfasst die Konzeption und Grundlagenentwicklung für das Antriebssystem, die mechanische Integration in das Colibri ELV sowie die Optimierung im Demonstrator unter Realbedingungen. Das Teilvorhaben wird in zeitlich abgegrenzten Arbeitspaketen umgesetzt. Die Projektkontrolle erfolgt über definierte Meilensteine und regelmäßige Statusabstimmungen.
Das Projekt "Teilprojekt: Werkstoff- und Prozessuntersuchungen für den Statorverguss durch Spritzgießen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Chemnitz, Institut für Fördertechnik und Kunststoffe, Professur Kunststoffe durchgeführt. Ziel des Förderprojektes 'Großserientaugliche Herstellverfahren für neuartige elektrische Axialflussmotoren' ist es im Rahmen vom Förderschwerpunkt 'Serienflexible Technologien für elektrische Antriebe von Fahrzeugen - Elektrische Antriebe' das vorentwickelte Motorkonzept DYNAX® soweit zu optimieren, dass ein serienreifer, leistungsfähiger, prozesssicherer, kostengünstiger und qualitativ hochwertiger Motor am Ende des Verbundprojektes realisiert werden kann. Spezifisches Teilziel der TU Chemnitz Professur Kunststoffe ist die Bereitstellung eines duroplastischen Spritzgussprozesses zum Umspritzen einer Statorbaugruppe. Die werkstoff- und prozesstechnischen Untersuchungen dienen dabei dazu, ein geeignetes Werkstoffsystem sowie einen Spritzgießprozess zu qualifizieren, dass einen reproduzierbaren Spritzgießprozess sowie die Funktionen des Stators im Betriebszustand gewährleistet. Hauptarbeitspakete der TU Chemnitz ist die Entwicklung eines duroplastischen Statorvergusses durch Spritzgießen. Dabei Werkstoff- und Prozessuntersuchungen durchzuführen sowie Werkzeugkonzepte zu erstellen. Darüber hinaus unterstützt die TU Chemnitz die jeweils federführenden Projektpartner in den Arbeitspaketen 'Tangentialwicklung' und 'Rotormagnete'.
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