SmFeN-Legierungen haben in den letzten Jahren deutliche Fortschritte gemacht, sodass SmFeN selbst in Automotive-Anwendungen zu einer möglichen Alternative zu NdFeB-Magneten wird. Spritzgegossene SmFeN-Werkstoffe erreichen remanente Flussdichten über 800 mT; ein Großteil der isotropen, spritzgegossenen NdFeB-Magnete kann ersetzt werden, SmCo-Werkstoffe zumindest teilweise. Max Baermann begleitet seine Kunden von der Werkstoffauswahl und Simulation über Compoundierung, Werkzeugbau und Spritzguss bis zum magnetisierten und vermessenen Bauteil.
Autor: C. Wiehe, Leiter Supply Chain & Quality Management | 2. November 2026
Warum alternative Rotorkonzepte an Bedeutung gewinnen
Die am 19. Oktober 2026 veröffentlichte chinesische Bekanntmachung Nr. 49/2026 sieht ab dem 18. November 2026 angepasste Exportkontrollen für ausgewählte Drohnenkomponenten und Technologien vor. Sie erfasst klar definierte Produkte und ist kein allgemeines Exportverbot für Drohnenmotoren.
Für die Entwicklung ist dies ein weiterer Anlass, Materialverfügbarkeit und Komponentenbeschaffung frühzeitig mitzudenken. Wir betrachten dafür Magnetwerkstoff, Rotorarchitektur und Fertigung gemeinsam.
Bei Drohnenantrieben müssen Magnetwerkstoff, Bauraum und Betriebsbereich zusammenpassen. Kunststoffgebundenes SmFeN ermöglicht es uns, die Magnetlösung unmittelbar für diese Anforderungen zu gestalten. Statt allein die magnetischen Kennwerte des Werkstoffs zu betrachten, entwickeln wir Geometrie, Magnetisierung und Fertigung als zusammenhängende Lösung. So können unsere Kunden die benötigte Motorleistung mit einer montagefreundlichen Konstruktion verbinden.
Im Spritzguss verarbeiten wir ein Compound aus Magnetpulver und thermoplastischem Binder zu anwendungsspezifischen Bauteilen, beispielsweise geschlossenen, mehrpoligen Ringmagneten. Geometrie und Polteilung lassen sich auf den verfügbaren Bauraum und den magnetischen Aufbau des Motors abstimmen. [2, 3]
1. Leistung: passend zum Arbeitspunkt des Drohnenmotors
Unsere Simulationen eines kleinen Kameradrohnenmotors bestätigen: Bei niedrigen Drehmomenten erreicht die SmFeN-Ausführung höhere Drehzahlen als die verglichene NdFeB-Ausführung. Für die Berechnung haben wir eine Remanenz von 0,8 T für spritzgegossenes SmFeN und 1,4 T für gesintertes Neodym-Eisen-Bor, kurz NdFeB, angesetzt. Die Remanenz beschreibt die nach der Magnetisierung verbleibende magnetische Flussdichte des Werkstoffs. [1]
Am untersuchten Arbeitspunkt bei hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment erreicht der Motor mit SmFeN-Magneten eine vergleichbare mechanische Leistung wie der Motor mit gesinterten NdFeB-Magneten. SmFeN eignet sich damit gut für die dort benötigte Leistungsabgabe. Bei höheren Drehmomenten bietet die NdFeB-Ausführung größere Leistungsreserven. Für die Auswahl der Magnetlösung betrachten wir deshalb neben der Remanenz das gesamte Drehzahl- und Drehmomentprofil der Anwendung. [1]
Bei gleichem Drehmoment benötigt die von uns simulierte SmFeN-Ausführung höhere Ströme als die NdFeB-Ausführung. Deshalb stimmen wir Magnet, Wicklung, Leistungselektronik und thermisches Verhalten gemeinsam ab. Für eine geeignete Antriebslösung zählt, dass die benötigte mechanische Leistung innerhalb der elektrischen und thermischen Grenzen bereitsteht. Aussagen zum Wirkungsgrad oder zu einer längeren Flugzeit erfordern eine Bewertung des vollständigen Antriebssystems. [1]
2. Integration: Ringgeometrie und Inlay-Overmolding gemeinsam nutzen
Mit spritzgegossenen SmFeN-Ringmagneten verbinden wir die anwendungsgerechte magnetische Auslegung mit einer montagefreundlichen Bauteilgestaltung. Ein Ring vereint mehrere Magnetpole in einem Bauteil. Durch bogenförmige Magnetisierung erreichen wir in unseren Simulationen ein höheres maximales Drehmoment und eine höhere Drehmomentkonstante bei niedrigen Drehzahlen als mit gleichmäßig magnetisierten Segmenten aus demselben Werkstoff. [1]
Durch Inlay-Overmolding können wir den Ringmagneten direkt mit einem Funktionsteil verbinden: Ein vorgefertigter Einleger wird im Werkzeug positioniert und mit dem magnetischen Compound umspritzt. So entstehen kompakte Hybridbauteile, die magnetische und mechanische Funktionen vereinen. Das direkte Spritzen mehrpoliger kunststoffgebundener Magnete in weichmagnetische Rotoreinleger ist auch experimentell an Ferrit-Compounds belegt. [3] Für unsere Kunden eröffnet dieses Verfahren zusätzliche Gestaltungsmöglichkeiten für den Motor und die Möglichkeit, Einzelteile und Montagevorgänge zu reduzieren. Bei geeigneter Verbindung zwischen Einleger und Magnetcompound können zudem separate Klebeprozesse entfallen. [4] Ringgeometrie, Magnetisierung und Bauteilverbindung stimmen wir dabei gemeinsam auf Drehzahl, Temperatur und mechanische Belastung ab.
Ein mögliches Rotorkonzept verbindet einen mehrpoligen SmFeN-Ring unserer Marke TROMANIT durch Inlay-Overmolding formschlüssig mit einer Stahlhülse oder einer Rotorglocke aus Graphit-Carbonfaser Kunststoffcompound unserer Marke TROMACOMP. Befestigungen und Propellernabe könnten direkt in den Rotorträger integriert werden.
Die Ringgeometrie ersetzt die Positionierung einzelner Magnetsegmente. Werkstofforientierung, Formgebung und Magnetisierwerkzeug bestimmen dabei die Feldverteilung. Polteilung, Magnetisierung, Luftspalt und magnetischer Rückschluss werden gemeinsam ausgelegt; auch Konzepte mit reduziertem oder ohne Rückschluss sind denkbar.
Angeformte Kühlflächen und gezielte Wärmeleitpfade könnten die mechanische Integration um Funktionen zur Wärmeführung ergänzen. TROMACOMP bietet hierfür eine Werkstoffoption, ohne damit eine bessere Wärmeabfuhr als bei einer metallischen Rotorglocke vorauszusetzen.
3. Magnetwerkstoff: zusätzliche Möglichkeiten für die Lieferkette
SmFeN steht für Samarium-Eisen-Stickstoff. Die magnetische Phase enthält Samarium, eine Seltene Erde, jedoch kein Neodym und keine schweren Seltenen Erden. Damit ergänzt SmFeN die verfügbaren Werkstoffoptionen für unsere Kunden. Bei der Auswahl des konkreten Compounds berücksichtigen wir seine Zusammensetzung, die magnetischen Eigenschaften und die Anforderungen des Bauteils. [2]
Auch bei der Materialversorgung eröffnet SmFeN zusätzliche Möglichkeiten. Samarium wird derzeit überwiegend in China gewonnen und verarbeitet, kommt jedoch auch außerhalb Chinas verbreitet vor. Dort bleiben Vorkommen aus wirtschaftlichen Gründen vielfach ungenutzt – ein Potenzial für den Aufbau diversifizierter Lieferketten. Wir verfügen bereits über China-unabhängige Lieferketten für SmFeN-Werkstoffe. Weitere Hintergründe erläutern wir in unserem Newsbeitrag „SmFeN – ein alternativer Seltenerdwerkstoff für spritzgegossene Dauermagnete“.
Ihr Vorteil: eine abgestimmte Lösung vom Werkstoff bis zum Bauteil
Für unsere Kunden verbindet SmFeN mehrere Vorteile: eine Alternative zu gesintertem NdFeB am geeigneten Arbeitspunkt, zusätzliche Gestaltungsfreiheit für den Rotor und die Möglichkeit, Magnet- und Trägerfunktionen in einem kompakten Bauteil zu vereinen. Dadurch können Einzelteile, Montagevorgänge und bei entsprechender Auslegung Klebeprozesse entfallen. Unsere bereits etablierten China-unabhängigen Lieferketten für SmFeN-Werkstoffe erweitern zudem die Möglichkeiten der Beschaffung. Indem wir Beschaffungsoptionen bereits bei der Konstruktion berücksichtigen, unterstützen wir unsere Kunden dabei, alternative Werkstoffe und Fertigungswege technisch zu bewerten und für ihre Anwendung zu qualifizieren.
Wir begleiten diese Entwicklung von der Materialauswahl und Simulation über Compoundierung, Werkzeugbau und Spritzguss bis zum magnetisierten und geprüften Bauteil. Einen Drohnenmotorprototyp mit spritzgegossenen SmFeN-Magneten haben wir bereits realisiert. Gemeinsam mit unseren Kunden stimmen wir Arbeitspunkt, Magnetisierung und Fertigungsprozess so aufeinander ab, dass eine anwendungsgerechte Lösung für die Serienfertigung entsteht. [1]
Quellen
[1] Max Baermann GmbH, „De-risking Your Magnet Supply Chain – Bonded SmFeN as an alternative to sintered NdFeB in brushless motors“
[2] Tetsuji Saito: Progress and Prospect of Sm-Fe-N Magnets. Inorganics 13(10), 322, 2025. Autor: Chiba Institute of Technology.
[3] Uta Rösel und Dietmar Drummer: Injection Moulding of Multipolar Polymer-Bonded Magnets into Soft Magnetic Inserts for Rotors in Reluctance Motors. Magnetism 1, 3–21, 2021.
[4] David Drexler et al.: Advances in electric motors: a review and benchmarking of product design and manufacturing technologies. e+i Elektrotechnik und Informationstechnik 142, 312–345, 2025.