Valtion teknologian tutkimuskeskus VTT esitteli menneen vuoden Formnext- ja World PM -messuilla uudenlaisen sähkömoottorin prototyypin, jonka osista osa oli toteutettu 3D-tulostamalla. Uudenlainen tapa on erityisen kiinnostavaa esimerkiksi sotilas-, ilmailu- ja avaruusteollisuudelle.

VTT:n esittelemän prototyypin ferromagneettiset sydämet eli staattorin ja roottorin magneettikenttää johtavat osat on valmistettu 3D-tulostamalla. Lisäksi mallimoottorin kaapeleille 3D-tulostettiin suoja sellupohjaisesta materiaalista. Messuilla sähkömoottorin kuormaksi kiinnitettiin älyakseli, mutta moottoriin voidaan kiinnittää mikä tahansa muukin kuorma. Kuten protomoottori, myös kaapeleiden sellupohjainen materiaali ja älyakseli on kaikki kehitetty VTT:llä.

3D-tulostuksella VTT halusi haastaa perinteisen tavan rakentaa sähkömoottori. Lisäksi uuteen valmistustapaan liittyy useita etuja. Yksi niistä on se, ettei tulostusprosessissa synny juurikaan jätettä. Lisäksi uusien innovaatioiden testaaminen on muihin valmistusmenetelmiin verrattuna helppoa. Parhaimmillaan 3D-tulostaminen voi yksinkertaistaa sähkömoottorien valmistusprosessia merkittävästi. Perinteisesti ferromagneettiset osat valmistetaan sähkölevyistä, jotka meistetään tai leikataan laserilla haluttuun muotoon. Tämän jälkeen levyt pakataan sydämiksi, hitsataan yhteen ja mahdollisesti lämpökäsitellään. 3D-tulostuksella työvaiheita voidaan vähentää.

Uudenlainen 3D-valmistustapa on kiinnostava esimerkiksi sotilas-, ilmailu- ja avaruusteollisuudelle, joissa haetaan maksimaalista suorituskykyä ja luotettavuutta. Valmistusteknologian kehittyessä myös autoteollisuus, sähkökonevalmistajat ja konepajat voivat hyötyä 3D-tulostamisesta.  Sen avulla voidaan valmistaa myös moottoreita tai generaattoreita, joiden valmistaminen on aikaisemmin ollut teknisesti liian vaikeaa ja siksi kaupallisesti kannattamatonta.

VTT:n kymmenhenkinen tiimi on tutkinut ferromagneettisten kappaleiden 3D-tulostusta ja niiden hyödyntämistä sähkökoneissa vuodesta 2014 lähtien. Tutkimuksen tarkoitus on hahmottaa, millaisia menetelmiä 3D-tulostusta hyödyntävien moottorien valmistusprosessi vaatii.

Kuva: VTT:n kehittämä moottoritoteutus 3D-tulostetuin osin keskellä. Oranssi 3D-tulostettu johdinten suoja vasemmalla ja älyakseli kuormana oikealla.