Consolidatie en karakterisering van additief vervaardigde multi-materiaal componenten voor elektrische machines

Elektrische machines zijn essentiële apparaten in verschillende toepassingsdomeinen, zoals elektrische voertuigen en systemen voor hernieuwbare energie, vanwege de omzetting van elektrische in mechanische energie en het omzetten van mechanische energie in elektriciteit. Niettemin beperken de traditionele productiemethoden het ontwerp van elektrische machines, wat resulteert in niet-geoptimaliseerde vermogensdichtheden en energie-efficiëntie. Additive Manufacturing (AM)-technieken bieden een oplossing voor het ontwerpen van complexe geometrieën en de combinatie van verschillende materialen, aangezien elektrische machines het gebruik van elektrische (Cu) en magnetisch geleidende materialen (FeSi of FeCo) vereisen in combinatie met elektrische isolatoren (glas-keramiek). Fused Filament Fabrication en Robocasting behoren tot de meest geschikte AM processen, aangezien de vormgeving en verdichting van de poeders plaatsvindt in afzonderlijke productiefasen, waardoor brosse materialen kunnen worden verwerkt. Bij deze extrusie-gebaseerde AM-technieken zijn de debinding en sinter stappen cruciaal in de fabricage van elektrische machines. Het bekomen van componenten met een hoge dichtheid met zo weinig mogelijk verontreinigingen maakt het mogelijk om de beste geleidbaarheid en magnetische eigenschappen te verkrijgen. Daarom is dit doctoraatsonderzoek gericht op het optimaliseren van de consolidatiefase van het proces door het realiseren van de belangrijkste uitdagingen bij het printen van onderdelen bestaande uit meerdere materialen, ttz de verschillen in thermische uitzettingscoëfficiënt en sintertemperatuur alsook de chemische compatibiliteit van de FeSi/keramiek/Cu combinaties. De verfijning van het productieproces zal gebeuren door de microstructurele kenmerken te onderzoeken, waaronder de korrelgrootte en dislocatiedichtheid, en hun invloed op de magnetische en elektrische eigenschappen. Verder zal de mechanische stijfheid van de multi-materiaal componenten worden geëvalueerd door middel van metingen van de trek- en afschuifsterkte.