Im Interview mit Additive Drives: 3D-Druck transformiert die Entwicklung von E-Motoren

Im faszinierenden Universum der Elektromobilität und zukunftsweisenden Technologien betritt das deutsche Unternehmen Additive Drives die Bühne mit einem revolutionären Ansatz. Gegründet im Jahr 2020 von Philipp Arnold, Axel Helm und Dr. Jakob Jung, hat sich das Unternehmen einen Namen gemacht, indem es die Entwicklung von Elektromotoren durch den gezielten Einsatz von 3D-Druck auf ein völlig neues Niveau hebt. Mit Sitz in Dresden und einem Team von 60 engagierten Experten beliefert Additive Drives Kunden weltweit aus verschiedensten Industriezweigen, von der Luftfahrt über den Motorsport bis hin zu Agrarmaschinen.

In diesem exklusiven Interview gewähren uns die Gründer Einblick in ihre Mission, Elektromotoren zu transformieren, und enthüllen, wie ihre wegweisenden Technologien die Entwicklungszeit verkürzen, individuelle Kundenanforderungen erfüllen und die Leistungsdichte von Motoren um bis zu 45 % steigern können. Wir tauchen ein in die Welt des 3D-Drucks als Schlüsselwerkzeug für Designfreiheit und schnelle Markteinführung, erfahren mehr über die Herausforderungen und Potentiale in Branchen wie der Luftfahrt und dem aufstrebenden eVTOL-Markt, und erhalten Einblicke in die Zukunft von Additive Drives als treibende Kraft hinter nachhaltigen Hochleistungsmotoren. Strapazieren Sie Ihre Neugier – dieses Interview verspricht einen fesselnden Blick auf die Zukunft der Elektromobilität.

3DN: Könntet ihr euch kurz vorstellen und erzählen wie ihr zum 3D-Druck gekommen seid und wie es dann zur Gründung von Additive Drives kam?

Additive Drives wurde 2020 von Philipp Arnold, Axel Helm und Dr. Jakob Jung in Freiberg gegründet, um die Entwicklungszeit neuer Elektromotoren zu vereinfachen und die Entwicklungszeit zu verkürzen. Mittlerweile beschäftigt Additive Drives 60 Mitarbeiter am neuen Standort in Dresden und liefert Motoren und deren Komponenten an verschiedene Kunden in aller Welt aus verschiedenen Branchen, vom Luftfahrt-Unternehmen, Motorsportteam über OEMs und Tier-OneSupplier bis zum Hersteller von Agrarmaschinen. Philipp Arnold und Jakob Jung waren zuvor bei einem Automobilzulieferer für die Entwicklung neuer Motoren zuständig. Axel Helm stieß als Experte für 3D-Druck und Fertigungstechnologien wenig später zu dem Team und brachte seine Expertise aus Forschung und Entwicklung mit in das Team! Additive Drives wurde aus dem tiefen Wunsch heraus gegründet, Elektromotoren auf das nächste Level zu heben und die Entwicklung neuer, effizienterer und leistungsfähigerer Elektromotoren zu vereinfachen. Die Experten für Motorenentwicklung Philipp Arnold und Dr. Jakob Jung gründeten gemeinsam mit dem Experten für Fertigungstechnologien Axel Helm das Unternehmen Additive Drives.

3DN: Warum setzt ihr bei Additive Drives auf 3D-Druck?

Erstens: Designfreiheit. Ein besseres Design bedeutet ganz einfach einen besseren Motor. Mit dem 3D-Druck können Sie wichtige Eigenschaften wie Wärmeleistung, Wicklungstopologien, Isolationsmaterial usw. testen und verbessern. Letztendlich erreichen wir bis zu 45 % höhere Leistungsdichten im Vergleich zur herkömmlichen Fertigung. Zweitens: Schnelle Markteinführung und niedrigere Preise pro Stück. Egal ob Axial- oder Radialfluss, unsere 3D-gedruckten Motoren haben die kürzeste Markteinführungszeit in der gesamten Branche. Da keine aufwendigen Werkzeuge für die Herstellung der Motoren benötigt werden, sinken die Kosten pro Einheit. Mit dem 3D-Druck können wir unseren Kunden auf diesem Wege maßgeschneiderte Elektromotoren in beliebiger Stückzahl anbieten. Besonders für Kunden mit hohen Anforderungen, aber kleinen Stückzahlen, war die Entwicklung von Elektromotoren noch nie so einfach. Durch den 3D-Druck entstehen Motoren, die einfacher, besser, billiger und schneller hergestellt werden können.

3DN: Mit welchem 3D-Druckverfahren und welchen Materialien arbeitet ihr? Warum habt ihr euch dafür entschieden?

Wir setzen auf das SLM-Verfahren. Mit diesem Druckverfahren und unseren Materialien erreichen wir eine Leitfähigkeit von 103% IACS (60 Ms/m). Kupfer ist für elektrische Leiter in Elektromotoren der gängige Standard. Aluminium kann bei Anwendungen, beispielsweise in der Luftfahrt zum Einsatz kommen, wenn das Gewicht ausschlaggebend ist. Darüber hinaus zeigt Aluminium bei hohen Drehzahlen einige Vorteile im Hinblick auf die Wechselstromverluste.

3DN: Welches Ziel verfolgt ihr mit der Herstellung von Elektromotoren bzw. einzelnen Komponenten mittels des 3D-Drucks? Was ist dabei die größte Herausforderung?

Es gibt unzählige Anwendungen, die effizientere, anpassbare Motoren mit höchster Leistung brauchen. Die Entwicklung und Herstellung von Motoren ist derzeit sehr zeitaufwändig. Unser erfahrenes Team hat aus erster Hand erfahren, wie schmerzhaft es ist, Motoren in monatelangen oder jahrelangen Iterationen auf den Prüfstand und in die Fahrzeuge zu bringen – das ist zu lang. Deshalb haben wir Additive Drives gegründet, um Herstellern zu helfen, ihre Markteinführungszeit mit besserer Technologie zu verkürzen. Durch angepasste Designs, die mittels 3D-Druck realisierbar sind, wird nicht nur die Markeinführungszeit neuer Technologien erheblich verkürzt, sondern auch die Effizienz der Motoren oder die Leistungsdichte erhöht. In der Regel fragen die Ingenieure vor allem, ob unser Material die gleichen Eigenschaften hat wie herkömmlich hergestellte Motoren. Entwickler fragen auch nach den Isolationseigenschaften. In diesen beiden Bereichen übertreffen wir die Erwartungen.

Jeder weiß, dass der 3D-Druck ein teures Verfahren ist. Wir setzen den 3D-Druck als gezieltes Werkzeug genau dann ein, wenn es notwendig und sinnvoll ist, um die Anforderungen einer Anwendung zu erfüllen. Das gilt auch für den Einsatz von Hochleistungsmaterialien und Technologieansätzen: Nicht jede Technologie aus der Luftfahrt oder dem Motorsport lässt sich in ein Straßenfahrzeug oder einen Industriemotor integrieren. Wir verfolgen stets das Ziel, die Anforderungen des Kunden wirtschaftlich sinnvoll zu realisieren. Dies schafft bei Serienfertigungsansätzen einen erheblichen Nutzen für die Kunden. Unser derzeitiger Fokus liegt, wie gesagt, bei 1 bis 100.000 Stück, aber mit unseren kommenden Fertigungsverfahren wird diese Zahl noch höher liegen.

3DN: Was sind die nächsten Schritte für Additive Drives und eure langfristigen Ziele?

Unser Ziel ist es, die Elektrifizierung zu vereinfachen. Mehrere neue Hersteller entwerfen von Grund auf neu, zum Beispiel in der Nutzfahrzeug- und Luftfahrtindustrie. Viele dieser Unternehmen entwerfen ihre ersten Antriebsstrangsysteme, und wir arbeiten Seite an Seite mit ihnen, um ihre Motoren mit der höchstmöglichen Leistung und Effizienz zu entwickeln. Etwa ein Drittel der weltweit verbrauchten Energie wird derzeit in Elektromotoren verbraucht, und wir wollen eine völlig neue Generation nachhaltiger Hochleistungsmotoren entwickeln, um den Planeten zu schonen. Wir wollen nicht nur Weltmarktführer für 3D-gedruckte Elektromotoren werden, sondern für alle kundenspezifischen Elektromotoren, was für viele Hersteller derzeit nicht in Frage kommt, da sie sich alle auf die Großserienfertigung konzentrieren. Kurzfristig arbeiten wir an den Mengen von 1-100.000 Stück für Branchen wie Motorsport und Luftfahrt, den Off-Highway-Sektor oder hocheffiziente Industriemotoren.

3DN: Habt ihr noch abschließende Worte an unsere Leserschaft?

Die Elektrifizierung schreitet nicht nur im Automobil immer weiter voran, sondern wird auch in vielen anderen Bereichen eingesetzt, etwa in der Luftfahrt oder bei mobilen Maschinen. Der eVTOL-Markt befindet sich noch im Wachstum und in der Entwicklung, aber unsere Ergebnisse lassen ein enormes Potenzial erkennen. Im Vergleich zur Automobilindustrie gibt es eine Reihe einzigartiger Herausforderungen und Anforderungen, z. B. in Bezug auf die funktionale Sicherheit und den Ausfallbetrieb. Was passiert, wenn der Motor Ihres Autos ausfällt? Sie fahren an den Straßenrand, und das war’s. Bei einem eVTOL wird das zu einer ziemlich gefährlichen Situation. Unsere Entwürfe beinhalten funktionale Sicherheitskonzepte, wie z. B. redundante Wicklungssysteme in Kombination mit unseren neuen Isolationsmaterialien. eVTOLs erfordern auch eine sehr hohe Leistungsdichte, und wir haben gerade eine neue Anwendung auf den Markt gebracht, die 25 Kilowatt pro Kilogramm Dauerleistung überschreitet. Es geht darum, das eVTOL sicher zu halten und in diesen Fällen einen fairen Kompromiss zwischen Leistung und Gewicht zu finden.

In mobilen Maschinen können unsere Motoren viel effizienter sein als die derzeitigen hydraulischen Lösungen. Elektrische Antriebe ermöglichen die einfache Steuerung verschiedener Systeme oder zum Beispiel die Rekuperation bei zyklischen Arbeiten, wie bei Baggern. Auch Boost-Lösungen, wie sie in der Formel 1 verwendet werden, oder Hybride sind möglich. Es gibt bereits Versuche, die elektrische Leistung von Traktoren z.B. auf Anbaugeräte zu übertragen und so effizientere Gesamtsysteme zu entwickeln. Die Anforderungen an Bauraum und Leistungsdichte sind fast die gleichen wie in der Luftfahrt und auch hier verschieben wir die Grenzen des Machbaren. Mehr zu Additive Drives finden Sie HIER.

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*Bildnachweise: Additive Drives