Ocho institutos Fraunhofer —pertenecientes a la organización de investigación alemana Fraunhofer, dedicada a la investigación en diversos campos de la ciencia— han venido desarrollando desde 2013 una investigación para evaluar la disponibilidad de tierras raras ante la llegada de la electrificación del automóvil. Estos materiales, escasos y caros, son especialmente necesarios para la fabricación de motores eléctricos.
La investigación ha tenido como objetivo encontrar una nueva solución para un uso más eficiente de estos materiales. Los resultados han sido presentados recientemente e incluyen una serie de procesos de producción optimizados, unas pautas para su reciclaje y el uso de nuevos materiales que sustituyen a las tierras raras.
Los investigadores de Fraunhofer han podido demostrar que la demanda actual de estos materiales, especialmente el disprosio y el neodimio, puede reducirse en una quinta parte aplicando las soluciones que se describen en las conclusiones de su estudio.
Para la investigación se han utilizado dos motores eléctricos sin excitación externa, es decir, que utilizan imanes permanentes de disprosio y neodimio para activar el campo magnético en el rotor del motor y provocar su giro. Este tipo de motor es el más utilizado hoy en día por la industria automovilística en sus modelos eléctricos, puesto que da lugar a unos motores muy compactos y sencillos de fabricar al no necesitar componentes eléctricos para la excitación externa del rotor. Es consecuencia su demanda aumentará drásticamente.
Proceso de fabricación del rotor de un motor eléctrico.
Según el portavoz del proyecto, el profesor, Ralf B. Wehrspohn, el objetivo inicial era reducir a la mitad la necesidad de uso de tierras raras en los dos motores del estudio. Al combinar diferentes enfoques técnicos, pudieron cumplir este objetivo e incluso superar sus expectativas.
Según los propios investigadores, "el proyecto es único debido a su amplitud y profundidad". La sistemática utilizada ha incluido desde simulaciones informáticas cuánticas, con varios tipos de materiales magnéticos, hasta la preparación de prototipos de imanes en su forma casi definitiva para su uso en motores eléctricos. También se ha estudiado el reciclaje de las de tierras raras, ya utilizadas, tras la fase de uso. La organización buscará ahora la colaboración de la industria para llevar los resultados al mercado real.
El inicio de esta investigación tuvo lugar tras el repentino aumento del precio de estos materiales en 2013. China, que produce y utiliza el 90% de la producción mundial declaró la suspensión de las exportaciones, provocando una crisis en el mercado. Esta situación reveló la dependencia de los mercados europeos de la industria china por lo que los grandes consorcios alemanes del automóvil se apresuraron para encontrar una alternativa viable.