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Maximilian Halwas

Maximilian Halwas, M.Sc.

Research Associate
department: Machines, Equipment and Process Automation
office hours: To be agreed
room: 012, Geb. 50.36
phone: +49 1523 9502579
Maximilian HalwasMaa3∂kit edu

76131 Karlsruhe
Kaiserstraße 12


Maximilian Halwas, M.Sc.

Area of Research:

  • Electric machine manufacturing
  • Coil winding process

 

Projects:

  • NeWwire - New winding technologies for the economic automated production of high-performance electric drives

 

Curriculum Vitae:

since 07/2017 Research Associate at the Institute of Production Science (wbk) at Karlsruhe Institute of Technology (KIT)
02/2015 - 06/2017 Study of Mechanical Engineering (M.Sc.) at Karlsruhe Institute of Technology (KIT)
10/2010 - 01/2015 Study of Mechanical Engineering (B.Sc.) at Karlsruhe Institute of Technology (KIT)

 

Publications

[ 1 ] Peter, M.; Halwas, M.; Schigal, W. & Fleischer, J. (2017), "Entwicklung eines serienflexiblen Wickelverfahrens". 9. Expertenforum Elektrische Fahrzeugantriebe, eds. Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), pp. 91-94.
Abstract:
Die Anforderungen an E-Motoren für den automobilen Einsatz unterscheiden sich von den industriellen deutlich. Für automobile Anwendungen besteht noch sehr großer Optimierungsbedarf. Hierbei gilt es, unter anderem den Wirkungsgrad, die Leistungsdichte und das -gewicht weiter zu verbessern. Im Stator des E-Motors wird das magnetische Drehfeld erzeugt. Diese Komponenten bestimmen daher in hohem Maße sowohl die Leistungs-, als auch die Qualitätskenngrößen und werden im Folgenden näher betrachtet. Aufgrund der höheren Motordrehzahlen, die bei der Anwendung in vollelektrischen oder parallel-hybriden Fahrzeugen auftreten, hat sich der Vollblechschnitt als vorteilhaft erwiesen. Aufgrund der größeren Relevanz für künftige E-Antriebe fokussiert sich die hier vorgestellte Arbeit auf neue Wickelverfahren für einen Vollblechschnittstator zur Verbesserung der Qualitäts- und Leistungskenngrößen. Ziel ist hierbei die Reduktion der Kupferverluste, die durch die Wicklungsart beeinflusst wird.

[ 2 ] Halwas, M.; Hofmann, J.; Fleischer, J.; Riehm, C.; Spieker, C.; Fister, M.; Stoehr, G.; Wist, A.; Sell-Le Blanc, F.; Weiße, L.; Jovanovski, J. & Kehl, N. (2018), "Entwicklung eines parallelen Technologie- und Produktentwicklungsprozesses", wt Werkstattstechnik online, no. 5, pp. 301-306. [29.05.18].
Abstract:
In dem folgenden Artikel wird die parallele Technologie- und Produktentwicklung am Beispiel der Wicklungsauslegung und -fertigung beschrieben. Diese findet im Rahmen des Förderprojektes NeWwire (Neuartige serienflexible Wickelverfahren für die wirtschaftliche automatisierte Fertigung von hoch performanten elektrischen Maschinen) statt. Ziel des Forschungsprojekts NeWwire ist die Entwicklung sowie Auslegung eines neuartigen Wickelverfahrens zur automatisierten Fertigung von Elektromotoren im Hochleistungsbereich für den automobilen Einsatz. Hierbei stellt die effektive Wicklung im Stator zur Leistungssteigerung eine besondere Herausforderung dar.

[ 3 ] Halwas, M.; Binder, D. & Fleischer, J. (2018), "Systematische Analyse des Lagenaufbaus von Wicklungen in Nuten elektrischer Maschinen mittels räumlicher Bildgebung und maschinellen Lernens", www.umformtechnik.net, pp. 1-10. [15.01.19].
Abstract:
Der vorliegende Beitrag stellt einen neuartigen Ansatz vor, den Lagenaufbau innerhalb einer Wicklung systematisch zu analysieren. Hierbei wird die Computertomographie als bildgebende Prüfmethode angewandt. Prinzipien des maschinellen Lernens befähigen einen entwickelten Algorithmus zur benötigten Datenverarbeitung und Auswertung. This article presents a new approach to systematically analyse the layer structure within a winding. Computed tomography is thereby used as an imaging test method. Principles of machine learning enable a developed algorithm for the required data processing and evaluation.

[ 4 ] Halwas, M.; Ambs, P.; Marsetz, M.; Baier, C.; Schigal, W.; Hofmann, J. & Fleischer, J. (2018), "Systematic Development and Comparison of Concepts for an Automated Series-Flexible Trickle Winding Process". 2018 8th International Electric Drives Production Conference (EDPC), eds. IEEE, pp. 1-7.
Abstract:
The electrification of the automotive powertrain leads to new challenges for the production of electric drives. The resulting requirements for efficiency and power density of electric traction drives are currently not sufficiently fulfilled. The stator as an essential component of an electric drive generates the magnetic rotary field. By virtue of this effect the stator winding has a great influence on the performance and efficiency of an electric drive. The “NeWwire” project, as a starting point of this article, is concerned with the development and design of a novel automated winding process for the production of effective stator windings in order to achieve the required improvement in efficiency and performance. Therefore the so-called trickle winding process which is currently mainly carried out manually is to be automated. The goal is the reproducible filling of stator grooves with high copper fill factors in the shortest possible cycle times. To achieve this goal, concepts for suitable plants were developed with the help of the development method according to VDI 2221. At the beginning, the manual trickle winding process was divided into its sub-steps which were examined in detail. By following suitable analogies, solutions for an automated process were found. Finally, possible solution paths of the morphological box were combined to concept ideas. The main focus of the article is on the results of the systematic development steps. For this purpose, functional samples were produced in form of prototypes, their properties analyzed regarding the wire contribution and compared in several test series. The evaluation of these test series closes the main part of the paper.

[ 5 ] Wirth, F.; Hausmann, L.; Halwas, M.; Hofmann, J.; Mayer, D.; Wößner, W. & Fleischer, J. (2019), "Optimierte Fertigung elektrischer Traktionsmotoren durch Technologien der Industrie 4.0". Future Mobility: automatisiert - vernetzt - elektrisch, eds. Technische Akademie Esslingen e.V., pp. 1-14.
Abstract:
Striktere Emissionsvorgaben der Europäischen Union sowie die Endlichkeit fossiler Energieträger werden in der kommenden Dekade zu einem steigenden Absatz elektrifizierter Antriebsstränge führen. Damit die wachsende Nachfrage nach leistungsfähigen Traktionsmotoren sowie die hohen Anforderungen bezüglich Stückzahl und Qualität erfüllt werden können, müssen die innovativen aber vielmals noch unreifen Fertigungsprozesse für den industriellen Einsatz befähigt werden. Die Integration neuartiger Technologien der Industrie 4.0 in die Produktionskette stellt einen vielversprechenden Ansatz zur Lösung dieser Probleme dar. Durch eine digitale Prozessabsicherung können Wickelverfahren vor deren hardwareseitiger Erprobung bewertet und optimiert sowie Inbetriebnahmezeiten verkürzt werden. Zudem gestattet der digitale Zwilling sowohl eine prädiktive Prozesssteuerung als auch die isolierte Betrachtung von Einflussgrößen und darauf basierende Ableitung von Regelungsstrategien. Methoden des maschinellen Lernens und intelligente Algorithmen ermöglichen die Bewertung bislang unbekannter, produktseitiger Merkmale, wie den Lagenaufbau von Leitern in den Nuten von Blechpaketen, sowie die Einhaltung enger Qualitätsvorgaben durch angepasste Montagestrategien.

[ 6 ] Hofmann, J.; Halwas, M.; Weinmann, H.; Wößner, W.; Schäfer, J.; Hausmann, L.; Wirth, F.; Storz, T. & Schild, L. (2019), "Transformationshub Elektromobilität in Baden-Württemberg" in Auf dem Weg zur Elektromobilität – Wettbewerbsfaktor Produktionstechnik , eds. Fleischer, J.; Lanza, G.; Schulze, V. & , ., Shaker, Berlin, pp. 1-29. ISBN/ISSN: 978-3-8440-6953-2
Abstract:
Die Automobilindustrie steckt in einem Transformationsprozess un-geahnten Ausmaßes und Ausgangs. Ob durch striktere europäische Abgasgrenzwerte, den Zwang lokaler Emissionsfreiheit oder den Druck des chinesischen Marktes beim Kampf um eine neue Vorherrschaftsrolle - die Gründe deutscher Automobilisten zur Elektrifizierung sind vielschichtig und die Folgen kaum abschätzbar. Die Frage, ob neue Antriebstechnologien in den Markt eingeführt wer-den, stellt sich mittlerweile kein Automobilhersteller mehr, stattdessen verbleibt die Frage nach dem „wie“. Mit der diesjährigen wbk Herbsttagung „Auf dem Weg zur Elektromobilität – Wettbewerbsfaktor Produktionstechnik“ wollen wir die vorhandenen Chancen im Bereich der Produktionstechnik für die Elektromobilität aufzeigen und einen Beitrag dazu leisten, dass diese auch genutzt werden. Hochkarätige Impulsvorträge aus Industrie und Forschung schaffen die Diskussionsbasis für einen Informationsaustausch zur Elektromobilität. Die wbk-Herbsttagung bietet dabei eine Plattform für den Dialog zwischen Politik, Anwendern, Produzenten, Anlagenbauern sowie dem wbk als Forschungspartner vor Ort.