RWTH Aachen eröffnet E-Motoren-Forschungslabor in Köln

Der Lehrstuhl Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) der RWTH Aachen hat bei den Ford-Werken in Köln auf 1.000 Quadratmetern einen neuen Forschungsstandort für Elektromotoren in Betrieb genommen.

Im Zuge des vom Wirtschafts- und Klimaschutzministerium Nordrhein-Westfalen geförderten Vorhabens HaPiPro2 mit einem Gesamtvolumen von 5,3 Millionen Euro soll mit weiteren Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft bis August 2023 eine „der wichtigsten E-Motor-Komponenten“ – der sogenannte Hairpin-Stator – weiterentwickelt werden. So drückt es zumindest das PEM in der Mitteilung aus.

Ein Stator mit Hairpin-Wicklungen ist an und für sich nicht neu, Serienfahrzeuge wie der Porsche Taycan nutzen bereits diese Technologie. Beim Stator handelt es sich um den Teil des Elektromotors, der das sich drehende elektromagnetische Feld erzeugt – welches wiederum den Rotor in Bewegung versetzt und so im Elektroautos für den Vortrieb sorgt. Der Stator ist im Grunde genommen ein großer, ringförmiger Elektromagnet. In dem meisten Elektromotoren wird hierfür Kupferdraht aufgewickelt, um die Spulen zu erzeugen. Bei der Hairpin-Technologie werden massive Kupferstäbe verwendet, die wie die namensgebende Haarnadel geformt sind. Im Vergleich zu gewickeltem Kupferdraht, wo es immer kleine Abstände dazwischen gibt, ist bei der Hairpin-Technologie der Kupfer-Füllgrad im selben Bauraum höher. Damit steigt die Energiedichte des Elektromotors bzw. er kann bei gleicher Leistung kleiner und leichter werden.

Doch noch ist dieses Verfahren teurer, weshalb es vorrangig in hochpreisigen E-Autos angewendet wird. „Bei der öffentlichen Diskussion um die E-Mobilität fokussiert sich vieles auf die Batterie – dabei werden genauso maßgebliche Komponenten wie der Elektromotor fast vergessen“, sagt PEM-Leiter Professor Achim Kampker: „Für den Erfolg der Elektromobilität sind effiziente Produktionsverfahren für E-Motoren von zentraler Bedeutung.“

Die nun in Köln in Betrieb genommene Infrastruktur soll laut der Hochschule sämtliche Prozessschritte von der Hairpin-Herstellung über Montageverfahren und das Laserschweißen bis hin zum Imprägnieren und Isolieren abbilden. Ziel des Projekts sei es, die bislang komplexe Produktion von E-Motoren künftig deutlich preiswerter zu gestalten und damit deren Markteinführungszeit zu verkürzen. Die Hairpin-Statoren sollen in der neuen Forschungseinrichtung sowohl in Lkw- als auch in Pkw-Motorgröße mit denselben Maschinen und Verfahren hergestellt werden.

„Die neue Anlage setzt neue Maßstäbe hinsichtlich interdisziplinärer Zusammenarbeit von Forschung und Industrie zur schnelleren Herstellung von Elektromotor-Komponenten“, sagt Oliver Färber, Leiter des Motorenwerks der Ford-Werke GmbH. „Die effiziente Methode, unterschiedliche Elektromotorvarianten auf nur einer Linie zu produzieren, wird künftig erheblich dazu beitragen, Rohstoffe und Energie einzusparen und Abfälle zu reduzieren.“
pem.rwth-aachen.de