LE UNIVERSITÀ DEL REGNO UNITO SPINGONO PER UN’ELETTRIFICAZIONE SOSTENIBILE CON LA STAMPA 3D
Il Future Electrical Machines Manufacturing Hub (FEMM) ha annunciato un nuovo progetto di sostenibilità per garantire che un aumento dell’elettrificazione non comporti il superamento delle discariche del Regno Unito da parti ridondanti.
Con un focus sull’implementazione di un’economia più circolare, il progetto finanziato dal Consiglio per la ricerca in ingegneria e scienze fisiche (EPSRC) vedrà tre università del Regno Unito sviluppare un ciclo di vita più sostenibile per le macchine elettriche. Ciò comporterà una valutazione iniziale delle attuali catene di approvvigionamento e l’identificazione di metodi di produzione più appropriati, inclusa la stampa 3D, per ricollegare i materiali agli impianti di produzione.
I partner del progetto includono l’ Advanced Forming Research Center (AFRC) dell’Università di Strathclyde , l’ Università di Sheffield e l’Università di Newcastle .
La dottoressa Jill Miscandlon, ingegnere di produzione senior presso l’AFRC, spiega: “È importante che gli sforzi verso l’elettrificazione non creino problemi a valle che hanno impatti negativi. Non vogliamo essere in una posizione in cui passiamo a veicoli elettrici, aeroplani e turbine eoliche che finiscono in discarica alla fine del loro ciclo di vita “.
La maggior parte dei sistemi elettrici odierni, come i motori EV, sono prodotti utilizzando processi di produzione convenzionali e leghe vergini finite. L’elaborazione a fine vita di questi sistemi è raramente ampiamente considerata nella fase di progettazione iniziale, quindi molti di loro finiscono in discarica. Poiché la produzione di macchine elettriche aumenta inevitabilmente nei prossimi anni, si prevede che queste leghe grezze finite si esauriranno in modo esponenziale, mettendo a dura prova settori come quello automobilistico, aerospaziale e delle energie rinnovabili.
Miscandlon, riferendosi alla necessità di recuperare le materie prime, aggiunge: “Dobbiamo trovare un equilibrio tra la progettazione di macchine elettriche con prestazioni eccezionali, assicurandoci che i materiali possano anche essere recuperati per un ulteriore utilizzo. Dobbiamo assolutamente muoverci verso soluzioni energetiche pulite e l’elettrificazione, ma è essenziale pensare all’impatto a lungo termine di queste decisioni sin dalla prima fase possibile “.
Riprogettazione degli impianti elettrici per la stampa 3D
Oltre a sviluppare una catena di fornitura del Regno Unito con in mente l’elaborazione di fine vita, i partner del progetto ridisegneranno anche alcuni sistemi elettrici complessivamente, alcuni dei quali saranno ridisegnati per la stampa 3D. Ciò include un set di bobine da utilizzare nei motori EV e nei veicoli eVTOL.
Le prestazioni di un motore elettrico sono principalmente limitate dalla sua capacità di dissipare le perdite di energia, che potremmo chiamare “calore indesiderato”. Allo stato attuale, gli avvolgimenti elettrici nella maggior parte dei motori elettrici moderni sono un importante collo di bottiglia delle prestazioni, limitando l’efficienza energetica, le densità di potenza e le densità di coppia a causa della scarsa dissipazione del calore. Pertanto, i miglioramenti nei sistemi di raffreddamento della bobina potrebbero aiutare a portare i veicoli elettrici a un nuovo livello di adozione.
Il team del progetto, insieme a due partner industriali senza nome, dimostrerà l’idoneità della produzione di additivi metallici per l’applicazione ridisegnando e stampando in 3D bobine di rame con canali di raffreddamento integrati. Prodotte utilizzando la tecnologia di fusione a letto di polvere, le bobine saranno compatibili con i punti stella raffreddati a liquido per una migliore dissipazione del calore. La fattibilità dei canali di raffreddamento sarà valutata nella speranza di promuovere la conversazione tra progettisti e produttori di motori elettrici.
Miscandlon conclude: “Attraverso l’hub FEMM, stiamo riprogettando le macchine elettriche per garantire che siano prodotte per prestazioni ottimali e affrontando le sfide chiave lungo il percorso, mettendoci in una posizione privilegiata per considerare la rigenerazione sin dall’inizio”.
