Skip to main content

Article Category

Nachrichten

Article available in the folowing languages:

Kritische Rohstoffe: Ersatzstoffe bei Dauermagneten

Die Projekte VENUS, ROMEO und REFREEPERMAG erkunden Materialien, die kritische Rohstoffe in Dauermagneten ersetzen können.

Heute schließen wir drei Artikel über europäische Bemühungen ab, Ersatz für kritische Rohstoffe zu finden, wobei der Schwerpunkt auf der Substitution bei Dauermagneten liegt. Auf dem dritten Strategischen Workshop des Innovationsnetzwerks für Alternativen zu kritischen Rohstoffen (Innovation Network for Substitution of Critical Raw Materials), der im Februar stattfand, und von CRM_INNONET organisiert wurde, präsentierten Vertreter der drei EU-finanzierten Projekte VENUS, ROMEO and REFREEPERMAG, die sich mit diesem spezifischen Aspekt der Substitution befassen, ihre Aktivitäten und Ziele. VENUS Dr. Jon Madariaga von Tekniker in Spanien und Projektkoordinator von VENUS eröffnete die Sitzung über Substitution bei Dauermagneten mit Schwerpunkt auf dem Straßenverkehr. Dank verbesserter Technik sind Elektrofahrzeuge in den letzten Jahren zu einer realisierbar erscheinenden Alternative zu Diesel- und Benzinfahrzeugen aufgerückt. Jedoch müssen immer noch erhebliche Probleme überwunden werden. Dazu gehört insbesondere die Tatsache, dass die effizientesten Elektromotoren Dauermagneten verwenden, die aus seltenen Erden wie Neodym (leichte seltene Erde) und Dysprosium (schwere seltene Erde) bestehen. 95 % der weltweiten Versorgung mit diesen Materialien erfolgt durch China und es besteht die Gefahr, dass das Land die Exporte wieder senken könnte, wie es im Jahr 2010 bereits einmal geschah. Deshalb will das VENUS-Projekt Elektromotoren mit Material, das weniger dauermagnetisch ist, d. h. Rohstoffen bauen, die sich von seltenen Erden unterscheiden oder sogar völlig magnetfrei sind. Das Team hat dabei zwei parallele Pfade verfolgt. Dabei kamen SR-Motorentechnologie (SRM, Switched Reluctance, geschalteter Reluktanzmotor) oder Dauermagnet-unterstützte synchrone Reluktanzmotoren (Permanent Magnet-Assisted Synchronous Reluctance Motor ((PM)SynRM)) zum Einsatz. Laut Dr. Madariaga ist VENUS in drei Stufen aufgeteilt - Entwurf, Fertigung und Integration in einem Azure Ford Transit Connect-Fahrzeug mit anschließenden Testfahrten. Hinsichtlich des Entwurfs wurden bereits hervorragende Fortschritte erreicht und Dr. Madariaga erwartet, dass das Team bereits im April mit der Anfertigung des ersten Prototyps beginnen und dann mit dem Einbau in das Fahrzeug anfangen wird. ROMEO Der Schwerpunkt des von Projektkoordinatorin Prof. Dr.  Spomenka Kobe vom Jožef Stefan Institut in Slowenien präsentierten Projekts ROMEO lag auf der drastischen Senkung der Menge an schweren seltenen Erden in Dauermagneten für den erneuerbaren Energiesektor und auf der vollständigen Substitution von Dauermagneten aus seltenen Erden mit neuen magnetischen Materialien. Motoren für Elektrofahrzeuge und Generatoren in Windturbinen benötigen starke hoch koerzitive Magneten, um bei Temperaturen von weit über 100 Grad Celsius betrieben zu werden und dem entmagnetisierenden Umkehrfeld zu widerstehen. So wie bei den in Elektrofahrzeugen derzeit verwendeten Magneten, basieren diese auf den seltenen Erden Neodym und Dysprosium. Wie Prof. Dr.  Spomenka Kobe erklärte, sei ROMEO mit zwei Hauptzielen gestartet. Das erste bestand darin, mehrere neue mikrostrukturelle technische Strategien zu entwickeln, die die Eigenschaften von Magneten, insbesondere Koerzivität, auf der Grundlage einer Zusammensetzung mit einer drastischen Reduktion an seltenen Erden oder auf der Grundlage leichter seltener Erden erheblich verbessern werde. Die zweite war die Entwicklung eines Magneten, der völlig frei von seltenen Erden ist. Obwohl dieses Projekt erst Ende dieses Jahres abgeschlossen sein wird, wurden die ersten Ziele, die den Einsatz der Magneten bei Temperaturen über 100 Grad ermöglichen werden, bereits erreicht. Die Ergebnisse von ROMEO werden jetzt in zwei Phase genutzt werden: von der Idee zum Prototyp und vom Prototyp zum Markt. REFREEPERMAG Zum Abschluss der Sitzung über Dauermagneten erklärte der Projektkoordinator von REFREEPERMAG, Dr. Dimitris Niarchos vom Nationalen Forschungszentrum DEMOKRITOS in Griechenland, wie das Projekt zunächst einen kombinierten Ansatz zur Entwicklung von Dauermagneten, die frei von seltenen Erden sind, verfolgte. Die innovativen Aspekte des Projekts, so Dr. Niarchos, seien die kombinatorische Modellierung von Eisen-Kobalt-Legierungen (die im Überfluss vorhanden und günstig sind), die kombinatorische Synthese und Charakterisierung sowie neuartige Verdichtungsverfahren für gesinterte Magnete. Das Projektteam hat bei der Entwicklung von Dauermagneten, die frei von seltenen Erden sind, vier separate Wege verfolgt. Seine Arbeiten wurden bereits anerkannt und mit dem Preis „Best on-going Project“ in Bereich der Industrie- und Werkstofftechnologien im RP7 ausgezeichnet. Schließlich hofft Dr. Niarchos, dass das Projekt zu einer nachhaltigen, dauerhaften Alternative zu lieferungskritischen Materialien führen wird, die für Innovationen in den Hightechsektoren der europäischen Industrie benötigt werden. Durch die Bereitstellung eines zuverlässigen Ersatzes wird das Projekt zu Ressourcen ohne seltene Erden für Bauelemente im Bereich der Display- und Mikrosensortechnologien, in denen Substitution keine Option ist, und zur Kostensenkung bei Rohstoffen aus seltenen Erden beitragen.

Länder

Griechenland, Spanien, Slowenien

Verwandte Artikel

Wissenschaftliche Fortschritte

11 Dezember 2015