{"id":70376,"date":"2026-03-31T14:24:25","date_gmt":"2026-03-31T12:24:25","guid":{"rendered":"https:\/\/saaris.de\/?p=70376"},"modified":"2026-03-31T14:29:23","modified_gmt":"2026-03-31T12:29:23","slug":"leistung-statt-energieverlust-wie-elektromotoren-mit-metallischem-glas-effizienter-werden","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/saaris.de\/en\/leistung-statt-energieverlust-wie-elektromotoren-mit-metallischem-glas-effizienter-werden\/","title":{"rendered":"Wie Elektromotoren mit metallischem Glas effizienter werden: Leistung statt Energieverlust"},"content":{"rendered":"\t\t
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Allein durch neuartige Materialien k\u00f6nnten Elektroger\u00e4te in Zukunft weniger Energie verbrauchen, Drohnen l\u00e4nger fliegen und E-Bikes weiter fahren: Komponenten aus metallischem Glas sollen in Elektromotoren daf\u00fcr sorgen, dass diese beim Betrieb weniger Energie verlieren. Professor Ralf Busch und seinem Team an der Universit\u00e4t des Saarlandes ist es gelungen, hierf\u00fcr neue Legierungen zu entwickeln.<\/strong><\/p>\n

Ob in E-Bikes, Drohnen oder elektrischen Zahnb\u00fcrsten: Elektromotoren stecken \u00fcberall. Sie wandeln Strom in Bewegung um \u2013 und verlieren unn\u00f6tig viel Energie. Je schneller der Motor l\u00e4uft, umso mehr Energie verpufft. \u201eUnd je kleiner die Motoren sind, umso ineffizienter werden sie. Fachleute reden hier von Eisenverlusten\u201c, erkl\u00e4rt Professor Ralf Busch von der Universit\u00e4t des Saarlandes. Ursache ist unter anderem, dass das Magnetfeld in den Antrieben in einem fort wechselt. In Elektromotoren dreht sich ein Rotor in einem feststehenden Bauteil, dem Stator. Dabei wird ein wechselndes Magnetfeld erzeugt: St\u00e4ndig baut es sich auf, bricht wieder zusammen und wechselt die Richtung. Dieses unabl\u00e4ssige Ummagnetisieren kostet Kraft. Jedes Mal, wenn das Magnetfeld die Richtung \u00e4ndert, drehen sich die magnetisch polarisierten Bereiche des Materials wie winzige Stabmagnete in der kristallinen Mikrostruktur des Metalls. Hierbei entsteht Reibung. Viel Energie wird zu W\u00e4rme umgewandelt \u2013 und verheizt.<\/p>

\u201eWir arbeiten daran, diese Effizienzverluste zu verringern, indem wir das Material in den Elektromotoren verbessern. Heute bestehen die Stator- und Rotor-Komponenten aus herk\u00f6mmlichen, sogenannten weichmagnetischen, grobkristallinen Eisenlegierungen. Diese sind zwar bereits optimiert, haben aber dennoch relativ hohe, sogenannte Hystereseverluste beim Ummagnetisieren. Wir wollen diese Materialien durch amorphe, also glasartige Legierungen ersetzen, die beim Ummagnetisieren kaum Energie verlieren\u201c, erkl\u00e4rt der Materialforscher, der hieran seit vier Jahren mit einem internationalen Konsortium arbeitet. \u201eDie Verluste nehmen stark ab, wenn die Kristallite extrem klein, also nanokristallin sind, oder wenn die Kristallstruktur sogar ganz fehlt, das Material also amorph ist\u201c, erl\u00e4utert Busch.<\/p>\n

Metallische Gl\u00e4ser: ohne Kristallstruktur kaum Energieverlus<\/strong>t<\/p>\n

Die neuartigen Legierungen, die er und seine Saarbr\u00fccker Arbeitsgruppe in dem von der EU gef\u00f6rderten Projekt entwickelt haben, lassen die Antriebe kalt, weil das Umpolen bei ihnen glatter l\u00e4uft. \u201eAuf Basis dieser Grundlagenforschung k\u00f6nnen wir Elektroger\u00e4te in Zukunft effizienter machen\u201c, ist sich Busch sicher. \u201eEs wird m\u00f6glich, allein durch das Material den Energieverbrauch in vielen Elektromotoren, die im Alltag zum Einsatz kommen, zu senken und schlie\u00dflich auch bei E-Rollern oder Drohnen die Reichweite zu erh\u00f6hen. Zur gr\u00f6\u00dferen Effizienz kommt hinzu, dass wir bei den amorphen Metallen auf kritische Elemente wie Kobalt verzichten\u201c, sagt der Professor f\u00fcr Metallische Werkstoffe.<\/p>\n

Bei den Legierungen handelt es sich um metallische Gl\u00e4ser mit einem Eisenanteil von 70 bis 80 Prozent, die durch 3D-Druck in die passende Form gebracht werden k\u00f6nnen. Busch z\u00e4hlt zu den Pionieren auf diesem Gebiet. Glasartige Metalle aus seiner Ideenschmiede lassen er und sein Team auch in der Schwerelosigkeit der internationalen Raumstation ISS testen. Schon seit Jahrzehnten arbeitet er mit der NASA und dem Deutschen Zentrum f\u00fcr Luft- und Raumfahrt zusammen. Die Arbeitsgruppe h\u00e4lt mehrere Patente auf neuartige, ultrafeste Legierungen mit v\u00f6llig neuen Eigenschaften \u2013 und hat nun ein weiteres angemeldet.<\/p>\n

Suche nach der passenden Legierung im f\u00fcnfdimensionalen Raum<\/strong><\/p>\n

Legierungen mit den richtigen Eigenschaften zu entwickeln, war \u00e4u\u00dferst knifflig. Sie m\u00fcssen zu Glas erstarren und zudem die richtigen Voraussetzungen mitbringen, um im Elektromotor die herk\u00f6mmlichen Materialien ersetzen zu k\u00f6nnen. Und sie m\u00fcssen sich im 3D-Drucker drucken lassen. Buschs Team fand das richtige Rezept. \u201eWir haben Hunderte Legierungen ausgew\u00e4hlt und auf ihre Widerstandsf\u00e4higkeit gegen Kristallisation getestet. Diese Suche erfolgt in einem f\u00fcnfdimensionalen Konzentrationsraum. Funktioniert eine Legierung nicht, hei\u00dft es, zur\u00fcck ans Rei\u00dfbrett und von Grund auf neu designen. Vor etwas mehr als einem Jahr kam der Durchbruch\u201c, sagt Busch. Die Saarbr\u00fccker Forscherinnen und Forscher fanden drei Legierungen, die robust gegen\u00fcber Kristallisation waren und alle Bedingungen erf\u00fcllten, um Motorkomponenten vollst\u00e4ndig glasartig zu drucken.<\/p>\n

Damit ist die Grundlage f\u00fcr energieeffizientere und umweltvertr\u00e4gliche Elektromotoren mit Komponenten aus metallischem Glas gelegt. \u201eDie Herausforderung ist nun, das Verfahren so weiterzuentwickeln, dass es in der Praxis und im Industriema\u00dfstab funktioniert\u201c, erkl\u00e4rt der Antriebstechnik-Spezialist Professor Matthias Nienhaus, ebenfalls von der Universit\u00e4t des Saarlandes. Es gilt, die richtigen Stellschrauben beim Druckprozess mit der additiven Fertigungstechnologie \u201eLaser Powder Bed Fusion\u201c (L-PBF) zu justieren und neue Verarbeitungsmethoden zu entwickeln. Hierbei arbeiten Ralf Busch und Matthias Nienhaus in einem europaweiten Projekt mit Forscherinnen und Forschern aus Spanien, Italien, Polen und Deutschland zusammen.<\/p>\n

Weitere Informationen dazu auch in der Originalver\u00f6ffentlichung<\/a><\/p>\n

Diese News erscheint im Rahmen der saarl\u00e4ndischen Transferinitiative. Partner der Initiative sind die saaris GmbH, die FITT gGmbH sowie die Triathlon Transfer GmbH. Ziel der gemeinsamen Aktivit\u00e4ten ist die nachhaltige St\u00e4rkung des Technologietransfers im Saarland und damit die gezielte Weiterentwicklung und Wettbewerbsf\u00e4higkeit des saarl\u00e4ndischen Wirtschaftsstandortes. <\/em><\/p>\n

Gerne k\u00f6nnen Sie sich bei Interesse an dem Thema oder einer Kooperation auch an unsere verantwortlichen saaris-Mitarbeiter wenden. Sie unterst\u00fctzen Sie bei der Vernetzung, mit dem Ziel, den Technologietransfer im Saarland voranzutreiben.<\/strong><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Ihre Ansprechpartner bei saaris:<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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