Materialele avansate noi ar putea oferi motoarelor electrice un impuls în eficiență.

Motoarele electrice sunt, în mare parte, forțele nevăzute ale vieții moderne. Ele alimentează totul, de la mașini de spălat până la echipamente industriale. Fiecare dintre ele este deja foarte eficient, dar având în vedere că există miliarde de astfel de motoare, chiar și îmbunătățiri mici ar putea duce la economii semnificative de energie.

Când cercetătoarea spaniolă Dr. María Teresa Pérez Prado a aflat cât de mult din electricitatea Europei este consumată de motoarele electrice, a fost uimită: se estima că acestea reprezentau mai mult de 50% din toată electricitatea consumată în UE în 2020. 

„Când am descoperit aceste cifre, am fost complet surprinsă”, a spus ea – și acest lucru a devenit o sursă constantă de motivație în munca sa.

Îmbunătățirea eficienței motoarelor prin măsuri de ecodesign – reguli ale UE care stabilesc standarde minime de eficiență energetică pe care produsele trebuie să le îndeplinească pentru a fi vândute în bloc – ar putea economisi aproximativ 106 TWh de electricitate în fiecare an până în 2030. Aceasta este echivalentul consumului anual de electricitate al Olandei și ar reduce facturile la energie cu aproximativ 20 de miliarde de euro pe an.

Pérez Prado conduce cercetările privind aliajele avansate și imprimarea 3D a metalelor la Institutul IMDEA Materials din Madrid, Spania. Ca parte a inițiativei de cercetare AM2SoftMag, finanțată de UE, care s-a încheiat în februarie 2026, ea a contribuit la dezvoltarea unor tehnici noi de fabricație care ar putea face motoarele electrice de mâine semnificativ mai eficiente.

O nouă generație de materiale

Această provocare a căpătat o urgență nouă după adoptarea Planului de Acțiune pentru Electrificare al UE în iulie 2026, destinat accelerării tranziției de la combustibili fosili la electricitate în Europa. Însă electrificarea nu înseamnă doar producerea unei cantități mai mari de electricitate. Aceasta implică și utilizarea ei mai eficientă.

Cercetătorii din întreaga Europă caută, așadar, dincolo de ingineria convențională, un domeniu emergent cunoscut sub numele de materiale avansate. Prin proiectarea unor materiale complet noi cu proprietăți unice, ei speră să reducă pierderile de energie, să scadă dependența de materii prime critice și să întărească leadershipul tehnologic al Europei.

“

Aceasta este prima dată când aceste metale asemănătoare sticlei au fost transformate în componente pentru motoare electrice.

La conducerea acestui efort se află profesorul Ralf Busch, care coordonează Catedra de Materiale Metalice la Universitatea Saarland din Germania și a coordonat cercetarea AM2SoftMag.

În loc să urmărească câteva câteva îmbunătățiri incremental din materialele convenționale pentru motoare, Busch a petrecut ani de zile căutând ceva mult mai radical: un tip complet diferit de metal cunoscut sub numele de sticlă metalică.

Spre deosebire de metalele obișnuite, ale căror atomi se aranjează în structuri cristaline ordonate pe măsură ce se răcesc, sticlele metalice se solidifică într-o structură dezordonată, asemănătoare sticlei. Această diferență aparent subtilă schimbă dramatic modul în care se comportă în interiorul unui motor electric.

„În sticla metalică nu ai caracteristici ale microstructurii, este un lichid înghețat fără obstacole”, a explicat Busch.

În interiorul fiecărui motor electric, câmpurile magnetice își schimbă constant direcția. Materialele magnetice convenționale rezistă acestor schimbări, irosind energie sub formă de căldură. Sticlele metalice permit domeniilor magnetice să se miște mult mai liber, reducând aceste pierderi. Chiar și îmbunătățiri mici ar putea avea un impact major.

Imprimarea imposibilului

Inventarea aliajului a fost doar prima provocare. Cercetătorii au trebuit, de asemenea, să găsească o modalitate de a fabrica componente pentru motoare fără a distruge structura asemănătoare sticlei care conferă materialului proprietățile sale remarcabile.

Această sarcină a revenit lui Pérez Prado și colegilor săi de la IMDEA Materials. Folosind tehnologia avansată de fabricație aditivă bazată pe laser, cunoscută mai bine sub numele de imprimare 3D a metalelor, au reușit să producă componente care au păstrat structura internă neobișnuită asemănătoare sticlei prin controlul atent al modului în care fiecare strat microscopic s-a răcit după ce laserul a trecut peste el.

„Singura modalitate de a crea o astfel de structură dezordonată este prin răcirea aliajului lichid cu aproximativ un milion de grade Celsius pe secundă”, a explicat Pérez Prado. Procesul a necesitat o precizie extraordinară: prea multă căldură și materialul s-ar cristaliza, pierzând proprietățile care l-au făcut atractiv în primul rând.

Descoperirea a atras o atenție tot mai mare. „Acum primim solicitări pentru aceste materiale din partea altor echipe academice din Europa”, a spus ea.

Busch a fost la fel de entuziasmat. „Aceasta este prima dată când aceste metale asemănătoare sticlei au fost transformate în componente pentru motoare electrice. Este un pas important spre aducerea acestei tehnologii din laborator”, a spus el.

Transformarea materialelor noi în motoare mai bune

Peste dezvoltarea și imprimarea materialului, următoarea întrebare era dacă aceste componente ar putea aduce îmbunătățiri semnificative într-un motor electric funcțional.

Matthias Nienhaus, profesor la Universitatea Saarland și inginer specializat în acționări electrice și motoare de înaltă eficiență, a condus lucrările proiectului privind integrarea noilor materiale în designuri practice ale motoarelor.

„Dacă putem să le facem chiar și cu un procent mai eficiente, vom economisi multă energie”, a spus el.

“

Dacă putem să le facem chiar și cu un procent mai eficiente, vom economisi multă energie.

În cele din urmă, cercetătorii speră că îmbunătățiri de până la 5% ar putea fi posibile în unele aplicații. Beneficiile ar putea depăși cu mult facturile mai mici la electricitate.

Motoarele mai eficiente ar permite vehiculelor electrice, dronelor și uneltelor alimentate cu baterii să parcurgă distanțe mai mari folosind baterii mai mici. De asemenea, ar putea reduce cererea pentru materii prime critice.

Unele designuri viitoare de motoare care utilizează materiale magnetice moi avansate ar putea chiar reduce dependența Europei de magneți permanenți fabricați din elemente rare, ale căror lanțuri globale de aprovizionare sunt în prezent dominate de China.

De la laborator la industrie

Lucrările sunt încă cercetări fundamentale, dar fundațiile încep să se contureze.

Echipa lui Busch a dezvoltat noi aliaje de sticlă metalică fără cobalt, reducând dependența de o altă materie primă critică asociată cu riscuri de aprovizionare și probleme de mediu.

Echipa lui Pérez Prado a demonstrat că aceste aliaje pot fi fabricate folosind imprimarea 3D a metalelor. Nienhaus și colegii săi lucrează acum pentru a optimiza motoarele electrice complete construite în jurul noilor componente.

Cu toate acestea, provocările rămân. Cercetătorii trebuie să rafineze procesul de imprimare pentru producția la scară industrială și să reducă în continuare pierderile electrice din interiorul componentelor finite.

„Asta se întâmplă în cercetare”, a spus Nienhaus. „Începi prin a răspunde unei întrebări, dar generezi noi întrebări.”

Cu toate acestea, el crede că recompensele potențiale justifică efortul: „Multe dispozitive sunt acum alimentate cu baterii. Îmbunătățirea eficienței motoarelor electrice înseamnă că aceste dispozitive pot funcționa mai mult timp fără a necesita baterii mai mari.”

Pe măsură ce Europa își accelerează tranziția către o economie din ce în ce mai electrificată, inovații precum acestea ilustrează de ce materialele avansate se mută rapid din laboratoarele specializate în centrul politicii industriale europene.

Uneori, transformarea tehnologiilor care conturează viața de zi cu zi începe nu cu o nouă mașină, ci cu o modalitate complet nouă de a gândi despre materialele din care este fabricată.

Cercetarea din acest articol a fost parțial finanțată de Consiliul European pentru Inovare (EIC). Opiniile intervievaților nu reflectă neapărat cele ale Comisiei Europene. Dacă ți-a plăcut acest articol, te rugăm să iei în considerare distribuirea lui pe rețelele sociale.