Super Magnety Z 3D Tiskárny

Permanentní magnety jsou důležitou součástí mnoha elektrických produktů, jako jsou větrné turbíny, elektrické motory, senzory nebo magnetické spínací systémy. Běžné výrobní procesy - slinování nebo vstřikování - mají nevýhody, a proto výzkumníci na Graz University of Technology v současné době zkoumají alternativní procesy.

Jak mohou být permanentní magnety vyrobeny v budoucnu

V důsledku rostoucí miniaturizace elektroniky a přidružených geometrických požadavků na magnety konvenční výrobní metody stále více dosahují svých limitů. Ve spolupráci s univerzitami ve Vídni a Erlangen-Norimberku a týmem společnosti Joanneum Research se vědcům z Graz University University of Technology podařilo vytvořit super magnety pomocí laserového 3D tisku. Kovový prášek magnetického materiálu se nanáší ve vrstvách, částice jsou vzájemně spojeny tavením. Tím se vytvoří součást, která je vyrobena výhradně z kovu.

Tento proces je tak sofistikovaný, že vědci mohou tisknout magnety s vysokou relativní hustotou a současně řídit jejich mikrostrukturu. Tato kombinace umožňuje přesně přizpůsobit magnetické vlastnosti konkrétní aplikaci.

Hledali alternativu k neodymově-železo-borovým magnetům

Výzkumná skupina se zpočátku zaměřila na výrobu neodym-železo-bórových magnetů (NdFeB magnety). Neodym patří do skupiny tzv. Vzácných zemin a díky svým chemickým vlastnostem tvoří základ mnoha silných permanentních magnetů, které jsou nenahraditelné v počítačích, smartphonech a dalších důležitých aplikacích. Existují však také aplikace, jako jsou elektrické brzdy, magnetické spínače nebo určité systémy elektrických motorů, ve kterých není požadována a není žádoucí ani magnetická síla magnetů NdFeB.

Siegfried Arneitz, student doktorského studia na Ústavu materiálových věd, spojovací technologie a technologie tváření na Graz University of Technology, proto nadále pracuje na 3D tištěných magnetech - navazuje na předchozí výsledky výzkumu. Ve své disertační práci se Arneitz věnuje 3D tisku magnetů na bázi železa a kobaltu (Fe-Co magnety). Vědci podrobně popisují svou práci v časopisu Materials.

Šetrnější k životnímu prostředí a teplotám

Toto jsou slibné alternativy k NdFeB magnetům. Ve dvou ohledech: Těžba vzácných zemin je složitá a není příliš udržitelná, recyklace těchto kovů je stále v plenkách. Na druhé straně magnety na bázi Fe-Co jsou mnohem méně škodlivé pro životní prostředí.

Kromě toho kovy vzácných zemin při zvyšující se teplotě ztrácejí své magnetické vlastnosti, zatímco speciální slitiny na bázi Fe-Co si zachovávají svůj magnetický výkon i při teplotách 200 až 400 stupňů Celsia a vyznačují se dobrou teplotní stabilitou.

První výsledky přesvědčují Arneitze: „Předchozí teoretické výpočty ukázaly, že magnetické vlastnosti těchto materiálů lze dokonce zvýšit dvakrát až třikrát. Se svobodou designu, kterou 3D tisk nabízí, jsme přesvědčeni, že se k tomuto cíli můžeme přiblížit. “Cílem je nabídnout alternativní magnetické materiály pro oblasti, v nichž nejsou potřeba neodymové železo-bórové magnety.

Další informace