Das Ministerium für Finanzen und Wirtschaft Baden-Württemberg fördert das Projekt „Additive Fertigung von thermoelektrischen Generatoren“ am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg mit 230.000 Euro für die Dauer des Forschungsvorhabens von zwei Jahren.
„Additive Fertigungsverfahren sind Schlüsseltechnologien für die Industrie 4.0 mit denen auch kleine Stückzahlen von komplexen Bauteilen wirtschaftlich gefertigt werden können. Damit eröffnen sich neue Perspektiven für die breitere Verwendung von thermoelektrischen Generatoren in technischen Anwendungen. Sie bieten durch die gezielte Umwandlung von Abwärme in elektrische Energie großes Potenzial für mehr Energieeffizienz“, sagte Wirtschaftsminister Schmid.
Hintergrund:
Unter „additiver Fertigung“ versteht man Fertigungsverfahren, die einen schichtweisen, räumlich strukturierten Aufbau von Bauteilen erlauben („3D-Drucken“). Damit sind für die Bauteilherstellung keine speziell angefertigten Formgebungs-Werkzeuge (zum Beispiel Guss- oder Pressformen) mehr notwendig. Da die Herstellung häufig nur auf einem digitalen Datensatz für die jeweilige Bauteilgeometrie beruht, werden additive Fertigungsverfahren als vielversprechende Produktionstechnik für den Einsatz in der Industrie 4.0 angesehen.
Besonderes Potenzial verspricht das „3D-Drucken“ von Generatoren aus thermoelektrischen Materialien. Diese Halbleiterverbindungen können Wärme direkt – ohne mechanische Prozesse – in elektrische Energie umwandeln. Ziel des Einsatzes von thermoelektrischen Generatoren ist die Einsparung von Energie durch eine Steigerung der Energieeffizienz und damit eine Reduzierung des klimaschädlichen CO2-Ausstoßes.
Die kostenintensive, konventionelle Fertigungsweise thermoelektrischer Generatoren steht einer breiten Industrialisierung im Wege. Mit dem Projekt am IPM in Freiburg soll die Verarbeitbarkeit thermoelektrischer Materialien durch zwei unterschiedliche additive Fertigungsverfahren untersucht werden: zum einen durch punktuelles Aufschmelzen von zermahlenem thermoelektrischem Material in einem Pulverbett mit einer Laserlichtquelle („Selective Laser Sintering“ SLS), zum anderen durch den direkten Auftrag von aufgeschmolzenem, thermoelektrischem Material auf ein Substrat mit vorgefertigten Elektroden („Direct Metal Deposition“ DMD). Beide Verfahren bieten Vor- und Nachteile, die für die Herstellung von thermoelektrischen Modulen und Generatoren untersucht werden sollen. Die so hergestellten Module werden hinsichtlich ihrer technisch relevanten Eigenschaften mit konventionell gefertigten thermoelektrischen Modulen verglichen und bewertet.
