Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Diamantbeschichtete Hartmetallaktivelemente zur Herstellung hocheffizienter Elektromotoren

Die wirtschaftliche Herstellung von effizienten Elektromotoren erfordert hochpräzise Schneidprozesse zur Formgebung von Elektroblechen für die Fertigung der leistungserzeugenden Komponenten. Elektrobleche sind anspruchsvolle Stahlwerkstoffe und haben durch ihre funktionsbestimmende Verwendung einen entscheidenden Einfluss auf die Energieeffizienz von Elektromotoren. In der hochkomplexen Verarbeitungskette ist das Scherschneiden ein zentraler Prozessschritt mit einem erheblichen Einfluss auf den realisierbaren Wirkungsgrad von bis zu 1 %. Um die geforderte Schnittqualität zu erreichen wird ein enger Schneidspalt im typischen Bereich von 25 µm bis 65 µm eingestellt. Der Schneidprozess und der erreichbare Wirkungsgrad reagieren äußerst kritisch auf den Verschleiß der Schneidelemente. Mit voranschreitendem Werkzeugverschleiß werden zunehmend Eigenspannungen in das Blech induziert, die sich negativ auf Ummagnetisierungsverluste auswirken. Zusätzlich steigt die Gratbildung an, so dass es beim Stapeln der Bleche durch Kurzschlüsse zu Wirbelstromverlusten kommt. Eine weitere Verkleinerung des Schnittspaltes, kann eine erhebliche Verbesserung der mechanischen sowie magnetischen Bauteilqualität und damit der Energieeffizienz der hergestellten Motoren bewirken, lässt sich aber aufgrund des damit ebenfalls stark beschleunigten Werkzeugverschleißfortschritts mit konventionellen Werkzeugen nicht realisieren. Das Forschungsziel ist die Entwicklung von mit Diamant beschichteten Hartmetallschneidelementen und deren Evaluierung für das Scherschneiden von Elektroblechen für eine wirtschaftliche Fertigung hocheffizienter Elektromotoren. Durch die einzigartigen Werkstoffeigenschaften dieser neuen Schneidelemente ist zu erwarten, dass der Werkzeugverschleiß beim Schneiden von Elektroblech dramatisch reduziert und neue Schneidprozesse mit bisher unerreichter Standzeit, Präzision und mechanischer sowie magnetischer Bauteilqualität auch durch KMU realisiert werden können.