Perfekt-Neue Permanentmagnetmaterialien für die Ressourceneffizienz – kostengünstig und seltenerdmetallfrei/-reduziert

Motivation

Eine der größten gesellschaftlichen und technologischen Herausforderungen ist die Reduzierung der Umwelt- und Klimabelastung durch fossile Brenn- und Kraftstoffe. Die nachhaltige Etablierung von ressourceneffizienter Mobilität (z.B. Hybridantriebe, E-Mobilität) und die Energiegewinnung über erneuerbare Ressourcen (z.B. Windkraft) innerhalb wirtschaftlich attraktiver Rahmenbedingungen tragen wesentlich zum Gelingen bei. Aktuell eingesetzte Hartmagnetwerkstoffe, wie Neodym-Eisen-Bor-Magnete, zeichnen sich durch hohe Leistungsfähigkeit aus, beinhalten jedoch einen sehr hohen Anteil strategisch kritischer Rohstoffe (Seltene Erden). Damit verbunden sind hohe Materialkosten und Preisvolatilität sowie Abhängigkeit von Fördermonopolen.

Die im Projekt zu findenden neuen Hartmagnete mit hoher Leistungsdichte bei gleichzeitig wesentlich reduziertem Gehalt spezifischer kritischer Rohstoffe stellen für die wirtschaftlich attraktive Energiewandlung eine Schlüsselinnovation dar. Die damit verbundene höhere Planungssicherheit für Hersteller von Endprodukten (E-Motoren / Generatoren) fördert deren Investitionsbereitschaft und so technische Innovation.

Lösungsweg

Priorisierte Suchfelder für neue technisch / wirtschaftlich attraktive höherkomponentige Hartmagnetsysteme werden über wissenschaftlich fundierte heuristische Priorisierungs-modelle und materialphysikalische theoretische Modellierung gezielt eingegrenzt. Die identifizierten interessanten Materialsysteme werden im Experiment mittels ausgereifter High-Throughput Methoden hergestellt und hinsichtlich ihrer magnetischen Eigenschaften charakterisiert. Für die Bewertung ihres Potentials werden interessante neue Magnetphasen isoliert hergestellt und durch Weiterverarbeitung zu polymergebundenen Magneten anwendungsnah getestet.

Verwertung

Die weiterentwickelten Methoden und das Wissen um die neuen Hartmagnetmaterialien, deren magnetische Eigenschaften sowie der mögliche patentrechtliche Schutz fließen in die Erzeugnisentwicklung der beteiligten Firmen ein. Dadurch wird potenziell eine technologische Marktführerschaft im Bereich der Antriebsmotoren für Elektrofahrzeuge durch Senkung der Materialkosten, Erhöhung des Drehmomentes und/oder Reduzierung von Motorgröße/-gewicht und neuer maßgeschneiderter Sensorsysteme möglich.

 


Koordinator: Holger Wüst, Robert Bosch GmbH, Hildesheim

Projektpartner (Karte):

  • Robert Bosch GmbH (Koordinator)
  • Hochschule Aalen
  • Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik (IWM)
  • Magnetfabrik Bonn GmbH
  • Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme

Laufzeit: 01.10.2015 – 30.09.2018

FKZ: 03XP0023A