Die Menschen hinter der Forschung
#ichbinDAP: Carsten Putz
Carsten hat Maschinenbau an der RWTH studiert und ist seit Januar 2021 ein Teil der Digital Product Gruppe am DAP. Schon als Student begeisterte er sich für Autos und E-Mobilität und erkannte frühzeitig die Potenziale des 3D-Drucks. Heute erforscht er, wie sich die Potenziale des Additive Manufacturing bei der Optimierung und Automatisierung des Designprozesses sogenannter Hairpins in Elektromotoren anwenden lassen.
Carsten, du hast Maschinenbau an der RWTH studiert. War Additive Manufacturing in deinem Studiengang bereits ein Thema?
Leider war Additive Manufacturing im Bachelorstudium nur bedingt ein Thema. Im Rahmen meiner Bachelorarbeit konnte ich jedoch die Potenziale des Kunststoff-3D-Drucks nutzen, um Konzepte für Werkzeuge zur Produktion von Kupferdrähten für E-Motoren direkt umzusetzen und zu erproben. Im Masterstudium hatte ich mehr Freiheit bei der Kurswahl und habe mich aktiv für die Vorlesung „Additive Manufacturing I“ entschieden. Allerdings hat man ohne Eigeninitiative nur wenige Berührungspunkte mit AM.
Also wurdest du, wie manch anderer, erst später mit dem AM Virus infiziert. Wie hast du danach den Weg zu uns gefunden?
Genau. Der erste richtige Kontakt war im Rahmen eines Praktikums bei Porsche, wo ich mich in der Funktionsentwicklung mit der Berechnung und Simulation von elektrifizierten Antriebssträngen auseinandersetzte. Kollegen einer anderen Abteilung haben jedoch oft über 3D-gedruckte, prototypische Komponenten gefachsimpelt. Seitdem bin ich infiziert und habe mir auch recht schnell einen eigenen 3D-Drucker zugelegt. Nach einigen DIY-Hobbyprojekten und den Anwendungen im Rahmen der Bachelorarbeit war für mich klar, dass ich mich intensiver mit der Additive Manufacturing Welt beschäftigen möchte. Deshalb habe ich gezielt nach Themen für meine Masterarbeit im Bereich Additive Manufacturing gesucht, unter anderem auch am DAP. Als dann das HaPiPro²-Projekt bevorstand, war es die ideale Möglichkeit für mich, meine beiden Schwerpunkte, elektrifizierte Traktionsantriebe und Additive Manufacturing, miteinander zu verbinden.
deine Begeisterung für Autos spiegelt sich also in deiner Forschung bei uns wider. Kannst du uns einen Einblick geben?
Ich erforsche, wie sich Designpotenziale und -methoden aus dem Bereich des Additive Manufacturing auf die Auslegung von E-Maschinen anwenden lassen, um sie effizienter und besser zu gestalten. Seit 2018 beschäftige ich mich mit der sogenannten Hairpintechnologie, einer bestimmten Art der Kupferwicklung. Hairpin-E-Maschinen kommen vorwiegend in Elektroautos zum Einsatz, können aber auch in Flugtaxis, Werkzeugen wie Bohrmaschinen, Robotern oder Rovern zur Erkundung und Besiedelung des Mars eingesetzt werden. Praktisch in jeder Anwendung, in der E-Motoren benötigt werden.
Wie hängen Design und Funktion dieser Hairpins zusammen?
Das Design einzelner Hairpins oder einer gesamten Hairpinwicklung hat Einfluss auf die elektromagnetischen Effekte. Bei einer gezielten Anpassung und Auslegung können so Verluste in E-Maschinen reduziert und die Leistungsdichte erhöht werden. Im Detail erforsche ich, wie sich der Designprozess unter Berücksichtigung von Potentialen der additiven Fertigung automatisieren lässt. Dabei kommt ein auf Algorithmen basierendes Computational Modeling zum Einsatz, das eine automatisierte Designerzeugung von Hairpins oder Hairpinwicklungen in Minuten ermöglicht.
Hast du deine Forschungsergebnisse schon Elon Musk gepitched?
Nein, noch nicht. Aber Tesla, wie auch alle anderen Automobilhersteller, arbeiten daran, die Kupferwicklung von E-Maschinen weiter zu optimieren und effizienter zu gestalten. Wie sich der ganze Designprozess dann automatisieren lässt, kann sich Elon dann (hoffentlich bald) in meiner Diss durchlesen. Let that sink in! 😀 Übrigens verfolgt auch Apple innovative Ansätze in diesem Forschungsfeld, wie zum Beispiel den Einsatz von komplexen Stromschienen anstelle von Wickelköpfen. Wir haben bereits einen Designalgorithmus entwickelt und implementiert, um das Design von solchen Stromschienen automatisch zu erzeugen.
In deinem Beruf beschäftigst du dich mit Autos, in deiner Freizeit bist du gerne mal mit dem Motorrad unterwegs. Was für ein Modell fährst du und was ist deine Lieblingsstrecke?
Aktuell fahre ich eine Yamaha R1 und meine Lieblingsstrecke ist der Automotodrom Grobnik in Rijeka (Kroatien). Ich lag aber auch schon beim Nürburgring, Hockenheimring oder in Belgien bei Zolder und Mettet im Kiesbett 😉!
Carsten Putz, M. Sc.
RWTH Aachen Lehrstuhl
Digital Additive Production DAP
Campus-Boulevard 73
52074 Aachen
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