Elektrifizierung

Die Elektrifizierung transformiert Industrie, Mobilität und Wärmeversorgung. Dabei reicht sie von der Energieerzeugung über Netze und Speicher bis zu den elektrischen Verbrauchern in Maschinen, Anlagen, Fahrzeugen und Gebäuden. Damit elektrische Systeme ihren Beitrag zur Dekarbonisierung leisten, müssen Anwendungen, Antriebe, Leistungselektronik, Speicher und Ladeinfrastruktur effizient, robust und skalierbar sein. Das Fraunhofer IFAM verbindet Material-, Prozess- und Systemkompetenz – vom Pulver bis zum Bauteil, vom Prototyp bis zur Anwendung.

Nur Elektrifizierung mit erneuerbaren Energien ermöglicht mittelfristig die Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen. Gleichzeitig stehen Hersteller vor der Herausforderung, Wirkungsgrade zu maximieren, Kosten zu senken und Lieferketten resilient zu gestalten. Lösungen müssen daher werkstoffgerecht, fertigungstauglich und systemintegriert sein.​

Unser Leistungsangebot:

• Elektrische Antriebstechnik: Konzeption, Prototyping, Prüfstände für E-Maschinen bis 100kW; gießtechnische Spulen, hybride Rotoren, innovative Kühlsysteme
• Weichmagnetische Werkstoffe: SMC-Verbunde, nanokristalline Kerne, additiv gefertigte Elektrobleche zur Verlustreduktion
• Thermisches Management: Gap-Filler, thermisch leitfähige Klebstoffe, Plasma-Schutzschichten (AD- und ND-Plasma) sowie keramisch-plasmapolymere Isolationssysteme für Leistungselektronik und Kühlkreisläufe mit hoher Temperatur- und Langzeitstabilität
• Batterien & Fertigung: Li-Ionen, Festkörper, Natrium-/Zink-Systeme; gedruckte Elektroden, BATTERIE digital®
• Ladeinfrastruktur: Konzeption, Netzsimulation, techno-ökonomische Konzepte, Entwicklung von Energiemanagementsystemen; technische Einbindung und Betrieb von Ladesystemen (auch bidirektional), Abwärmenutzung

Wir erhöhen Wirkungsgrad und Leistungsdichte durch innovative Werkstoffe und Fertigung: Gießtechnische Spulen mit integrierten Kühlkanälen erreichen Stromdichten über 50 A/mm². Prüfstände von <3 kW bis 100 kW validieren frühzeitig Funktionsfähigkeit und Sensitivitäten. Weichmagnetische SMC-Kerne und nanokristalline Presslinge reduzieren Verluste bei hohen Frequenzen.

Für anspruchsvolle Kühlkonzepte entwickeln wir zudem elektrisch isolierende Beschichtungssysteme für Kühlkreisläufe, beispielsweise für den Einsatz mit Ammoniak als Kühlmedium. Ein patentiertes System kombiniert keramische Oxidschichten (Eloxal) auf Aluminium mit zusätzlichen Plasmaschichten, wodurch eine robuste elektrische Isolation im Kühlkreislauf erreicht wird. Aluminium eignet sich dabei besonders, da es gegenüber Ammoniak korrosionsbeständig ist.

Ergänzend forschen wir an neuartigen elektrischen Isolationsbeschichtungen auf Lackbasis, beispielsweise speziell gefüllte Systeme mit erhöhter Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischer, elektrischer und chemischer Belastung für Anwendungen in elektrischen Maschinen und Leistungselektronik.

Von Lithium-Ionen- und Festkörperzellen bis zu rohstoffarmen Natrium-/Zink-Systemen: Wir verbinden Materialentwicklung mit Fertigungsprozessen und digitaler Diagnostik. Additive Fertigung und gedruckte Elektroden öffnen neue Designfreiheiten. BATTERIE digital® prognostiziert Zustand und Lebensdauer datenbasiert für sichere, wirtschaftliche und nachhaltige Systeme.​

Wir simulieren Ausbaupfade bis 2030/2050, bewerten Standorte techno-ökonomisch und leiten Maßnahmen zur Emissionsminderung ab. Unsere Analysen berücksichtigen Netzbelastung, Betriebskonzepte und rechtliche Rahmenbedingungen – als Grundlage für Investitionsentscheidungen von Kommunen und Betreibern.​ Zudem erproben wir neue Ladekonzepte und -technologien insbesondere in Hinblick auf neue Geschäftsmodelle.

Vom Werkstoff bis zum System: Wir decken die gesamte Wertschöpfungskette ab – Materialentwicklung, Prototyping, Prüfstände, Skalierung. Dazu gehören auch neuartige elektrische Isolationsbeschichtungen, beispielsweise hochbeständige, speziell gefüllte Lacksysteme mit erhöhter Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischer, elektrischer und chemischer Belastung.

Unsere Kunden profitieren von großseriennahen Technologien, reduzierten Entwicklungsrisiken und nachgewiesenen Leistungssteigerungen. Ob E-Maschinen, Batterien oder Ladeinfrastruktur – wir machen Elektrifizierung industriell machbar.