MAHLE Electric Drives Slovenija d.o.o. s sedežem in proizvodnimi prostori v Šempetru pri Gorici je del globalnega koncerna MAHLE GmbH iz Stuttgarta in je mednarodno uveljavljen proizvajalec zaganjalnikov in alternatorjev za motorje z notranjim izgorevanjem, avtonomno napajanih enosmernih električnih pogonskih sistemov in drugih zahtevnejših komponent za avtomobilsko industrijo.
Podjetje pri razvoju svojih izdelkov uporablja najsodobnejše pristope in sodeluje z raziskovalnimi ustanovami. Oboje velja tudi za projekt razvoja sinhronskega elektromotorja s površinsko nameščenimi magneti, ki je del avtomobilskega servovolanskega sistema. Cilj projekta je bila tehno-ekonomska optimizacija elektromotorja, to je določitev geometrije in materialnih lastnosti njegovih komponent tako, da elektromotor izpolnjuje vse tehnične zahteve in je njegova cena minimalna.
Iskanja rešitve so se lotili v sodelovanju z raziskovalci Odseka za inteligentne sisteme in Odseka za računalniške sisteme na Institutu ”Jožef Stefan”. Pri tem so podjetju in raziskovalcem pomagali sodelavci Službe za vsebinsko podporo projektom, prenos tehnologij in inovacije ter Službe za povezovanje z gospodarstvom na Institutu ”Jožef Stefan”, ki so v izhodišču identificirali ključne tehnološke in razvojne izzive podjetja, nato pa vzpostavili stik z obema raziskovalnima odsekoma na podlagi njihovih ekspertiz in znanj za razvoj tehnološke rešitve, prilagojene podjetju. Prav tako so podprli raziskovalce pri pripravi možnih pristopov in načinov za rešitev tehnološkega izziva podjetja, vključno s pogajanji in formalnimi vidiki sklenitve sodelovanja, kot tudi z vidika vprašanj intelektualne lastnine.
V okviru sodelovanja je bil razvit računalniško podprt iterativni optimizacijski postopek, povezan z numeričnim simulatorjem možnih rešitev po metodi končnih elementov. Pri tem je ključni izziv predstavljala visoka računska zahtevnost simulacij in posledično celotnega optimizacijskega postopka. Tega smo zato nadgradili z več prijemi za pohitritev: s hitro izračunljivimi nadomestnimi modeli, paralelizacijo optimizacijskega algoritma in vrednotenjem rešitev v več korakih, kar omogoča izločanje določenih nedopustnih rešitev brez računsko zahtevne simulacije. Naslednji izziv je bila potreba po zagotavljanju robustnosti rešitve ob upoštevanju tolerančnih odstopanj pri izdelavi elektromotorjev. To smo zagotovili tako, da smo v optimizacijskem postopku dopustne rešitve vrednotili na vzorcu izvedb z različnimi odstopanji. Končno, poleg numeričnih rezultatov smo želeli pridobiti tudi vpogled v prostor možnih rešitev in s tem boljše razumevanje problema. To smo dosegli z vključitvijo metod analize in vizualizacije podatkov v optimizacijsko okolje.
Elektromotor za servovolanske sisteme
Za razvoj rešitve je bilo ključno obvladovanje metod metahevristične optimizacije z nadomestnimi modeli, računsko intenzivnih postopkov ter analize in vizualizacije podatkov s strani sodelujočih raziskovalcev, člani projektnega tima iz podjetja pa so prispevali znanje o elektromotorjih in njihovem načrtovanju, izhodišča za optimizacijski postopek ter programsko opremo in licence za izračun elektromagnetnega modela po metodi končnih elementov.
Proizvodna linija servovolanskega motorja
Rezultat sodelovanja je elektromagnetni dizajn aktivnih delov elektromotorja, določen z vrednostmi njegovih dimenzijskih in materialnih parametrov. Dobljene vrednosti teh parametrov zagotavljajo racionalno uporabo komponent, največje možno izpolnjevanje zahtev kupcev glede karakteristik elektromotorja in njegovo cenovno ugodnost. Tako optimiziran elektromotor ima v primerjavi z izhodiščno različico 10% nižjo ceno komponent. Ob dejstvu, da se v celotnem obdobju proizvodnje takšnega izdelka proizvede več milijonov kosov, to za podjetje predstavlja bistven prihranek in močno izboljšuje njihovo konkurenčnost na trgu.
Za ta dosežek sta MAHLE Electric Drives Slovenija d.o.o. in Institut ”Jožef Stefan” na Industrijskem forumu IRT 2023 v Portorožu prejela priznanje TARAS za uspešno sodelovanje gospodarstva in raziskovalno-razvojnega okolja na področju inoviranja, razvoja in tehnologij.
Prejem priznanja TARAS na Industrijskem forumu IRT 2023
Projekt je neposredno financiralo podjetje MAHLE Electric Drives Slovenija d.o.o. K vzpostavitvi sodelovanja so ključno prispevali v Službi za vsebinsko podporo projektom, prenos tehnologij in inovacij ter Službi za povezovanje z gospodarstvom na Institutu ”Jožef Stefan”.