Scenari applicativi dell'Additive Manufacturing nell'ottimizzazione di motori elettrici per l'ambito automobilistico

Specialmente negli ultimi anni, la diffusione dei veicoli elettrici ed ibridi è aumentata a tal punto da diventare un aspetto fondamentale per le case produttrici, tanto da portare a grossi investimenti in queste tecnologie. La considerazione fondamentale si basa sullo sfruttamento della grande efficienza delle macchine elettriche per un tipo di propulsione più sostenibile e controllabile. Di conseguenza tale fenomeno ha portato alla domanda sempre più pressante di motori elettrici ad elevate efficienza e potenza specifica, ma sono richieste anche buone doti di compattezza e personalizzazione. L’Additive Manufacturing (AM) rappresenta in questo scenario una potenziale arma per combattere i limiti posti dai processi di produzione tradizionali. Tali tecnologie forniscono un nuovo strumento per incrementare le prestazioni dei motori elettrici attraverso la grande libertà progettuale, le tecnologie multimateriale e l’integrazione funzionale. Arrangiamenti compatti e multifunzionali permettono all’AM di portare alla riduzione del numero dei componenti, favorendo una più facile integrazione all’interno dei vincoli spaziali imposti da un’applicazione automotive. L’Additive permette poi la realizzazione di geometrie particolarmente complesse derivanti da intricati processi di ottimizzazione topologica o design ispirati da strutture naturali, ma facilita anche significativi incrementi delle prestazioni grazie all’ottimizzazione della distribuzione dei materiali magnetici e strutturali. Sfruttando le tecnologie multimateriale è possibile aggiungere funzionalità che prima, basandosi su un unico processo produttivo, era impossibile far risedere nello stesso componente. Ne deriva che l’integrazione di elementi multifunzionali non solo riduce la complessità costruttiva, ma apre le porte ad un nuovo modo di concepire architetture più leggere, efficienti e inclini agli utilizzi ad elevate frequenze. Infine, viste le preoccupazioni legate al clima con cui l’industria deve fare i conti oggigiorno, l’abilità nei processi AM di limitare i materiali di scarto e favorire il riciclo delle parti a fine vita, appaiono come due aspetti dal grande valore industriale. Questi, uniti al vantaggio di consentire una rapida personalizzazione dei prodotti evitando la costruzione di attrezzature specifiche, potrebbero portare in futuro ad un tipo di produzione più ecologica. Nel caso di questo lavoro di tesi l’attenzione è stata posta su tutti i possibili vantaggi e svantaggi dati dall’utilizzo dell’Additive Manufacturing nella produzione di motori elettrici in campo automotive. Nello specifico sono state trattati tutti i componenti atti al funzionamento della macchina, ovvero magneti permanenti, nuclei ferromagnetici ed avvolgimenti. Inoltre, visto il fatto che il raffreddamento risulta essenziale per mantenere un elevato rendimento ed affidabilità anche in condizioni di utilizzo particolarmente gravose, tale aspetto è stato trattato nel dettaglio. Nell’elaborato il focus è stato posto sui componenti attivi del motore, più acerbi dal punto di vista della produzione tramite AM. Non è stato trattato invece l’utilizzo di queste tecniche per la produzione, già ampiamente esplorata nel corso degli anni, di carcasse esterne, supporti o elementi strutturali, accessori al principio di funzionamento vero e proprio della macchina elettrica.