Additive Manufacturing of Fe-Si Soft Magnets

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Organisationseinheiten

Abstract

In den vergangenen Jahrzenten, auf der schier endlosen Suche nach besseren, oder gar neu entwickelten Werkstoffen, die den steigenden Leistungsansprüchen und der damit verbundenen großen Herausforderung, den CO2-Fußabdruck der Menschheit zu minimieren, gerecht werden, wurde umfassend an den dazugehörigen modernen Fertigungstechniken geforscht. Additive Fertigung war häufig die Antwort auf die Frage, mit welcher Methode schwierig herzustellende Bauteile gefertigt werden können. Doch auch heutzutage ist Additive Fertigung in den meisten Bereichen nur in Ausnahmefällen die Fertigungstechnik der Wahl. Die Herstellung von weichmagnetischen Bauteilen, die beispielsweise als Statorteile in Elektromotoren und Generatoren zum Einsatz kommen, ist keine Ausnahme. Noch überwiegen die wirtschaftlichen Vorteile der konventionellen Massenproduktion die Vorteile, das für die Fertigung notwendige Ausgangsmaterial, sowie den anfallenden Müll pro Bauteil auf das absolut Notwendige zu senken. Daher war es das Ziel dieser Arbeit zu zeigen, dass es möglich ist, ferritische, weichmagnetische Ferrosilizium-Proben mit unterschiedlichen Siliziumgehalten additiv zu fertigen. Dabei konnte gezeigt werden, dass die mechanischen Eigenschaften der Proben vergleichbar mit jenen von konventionell gefertigten Bauteilen sind. Weiters konnte durch eine methodische Parameterstudie die homogene Verteilung der Vickershärte, welche als Indikatoreigenschaft für mechanische Eigenschaften gewählt wurde, erzielt werden. Die Reduktion des eingesetzten Ausgangsmaterials wurde durch die Herstellung mittels Pulverbettschmelzen anstatt der herkömmlichen mehrstufigen Fertigung durch Walzen, Stapeln, Verschweißen und Stanzen von weichmagnetischen Blechen realisiert. Die magnetischen Eigenschaften wurden qualitativ untersucht und führten in Kombination mit den Daten der mechanischen Prüfung, zu einer Empfehlung für möglicherweise verbesserte Prozessparameter. Die Bauteilfertigung durch Additive Fertigung ermöglicht es, nicht nur eingesetzte Rohstoffe einzusparen, sondern bietet auch großes Potential im Hinblick auf Leichtbau, da zukünftig weichmagnetische Bauteile nicht bloß auf die mechanische Belastung, sondern auch auf den magnetischen Fluss hin optimiert gestaltet und hergestellt werden könnten. Frei nach Sullivans Designleitsatz „Form folgt der Funktion“ ergäbe sich somit: Form folgt dem Fluss.

Details

Titel in ÜbersetzungAdditive Fertigung von Fe-Si Weichmagneten
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung30 Juni 2023
DOIs
StatusVeröffentlicht - 2023