Magneți permanenți în miniatură pot fi realizați cu o imprimantă 3D

Oamenii de știință de la Universitatea Federală Ural și Filiala Ural a Academiei Ruse de Științe determină condițiile optime pentru a crea magneți permanenți în miniatură imprimați 3D din compuși magnetici duri pe bază de metale din pământuri rare.

Acest lucru va face posibilă începerea producției de magneți la scară mică și va face posibil ca aceștia să aibă orice formă și configurație dorite.

• Alessandro Volta, inventatorul bateriei electrice
• Oamenii de știință vor să construiască „Zidul Morții” pe Lună

Astfel de magneți permanenți în miniatură sunt potriviți pentru motoare electrice miniaturale și generatoare electrice, cum ar fi cele folosite în stimulatoarele cardiace.

În plus, tehnologia minimizează deșeurile de producție și are un ciclu de producție mai scurt. O descriere a metodei și rezultatele experimentale sunt publicate în Journal of Magnetism and Magnetic Materials.

Magneți permanenți în miniatură, realizați printr-o metodă mai eficientă

Crearea de magneți complecși și mici nu este o sarcină ușoară din punct de vedere științific și tehnic, dar aceștia sunt solicitați în diverse aplicații specializate, în primul rând în cele medicale. Una dintre cele mai promițătoare modalități de a crea piese de formă complexă din materiale dure magnetic este imprimarea 3D.

Oamenii de știință au reușit să determine parametrii optimi pentru imprimarea 3D a magneților permanenți folosind metoda de sinterizare selectivă cu laser.

Aceasta este o metodă de fabricație aditivă în care materialul magnetic sub formă de pulbere este sinterizat strat cu strat într-un produs tridimensional de o formă dată, bazat pe un model 3D creat anterior. Această tehnologie face posibilă modificarea proprietăților interne ale magnetului în aproape toate etapele producției. De exemplu, pot fi modificate compoziția chimică a compusului, gradul de orientare spațială a cristalitelor și textura cristalografică și poate fi influențată coercivitatea (rezistența la demagnetizare), explică Tech Xplore.

Magneți fără defecte

„Producerea acestor magneți permanenți în miniatură este o sarcină dificilă. Acum aceștia sunt creați doar prin tăierea în bucăți a unui magnet mare; din cauza prelucrării mecanice, aproximativ jumătate din materialul folosit se transformă în gunoi”, explică prof. Dmitry Neznakhin.

„De asemenea, tăierea introduce o mulțime de defecte în stratul de suprafață, care face ca proprietățile magnetului să se deterioreze enorm. Tehnologiile aditive permit evitarea acestui lucru și produc magneți complecși, de exemplu, cu un pol nord și doi poli sud separați spațial sau un magnet cu cinci poli sud și cinci poli nord. Asemenea configurații sunt necesare pentru stimulatoare cardiace, unde asamblarea rotorului pentru un motor electric este posibilă doar din magneți separați, la microscop”, a continuat el.

Ce magneți permanenți în miniatură au făcut cercetătorii până acum?

În prezent, cercetătorii au reușit să producă magneți permanenți subțiri, de aproximativ un milimetru, ale căror proprietăți sunt similare cu cele ale magneților produși industrial. Baza este o pulbere care conține samariu, zirconiu, fier și titan.

Compusul are caracteristici potrivite pentru magneții permanenți, dar metodele tradiționale de fabricație privează compusul de majoritatea proprietăților sale. Prin urmare, oamenii de știință au decis să vadă dacă proprietățile ar putea fi păstrate folosind noua tehnologie.

„La crearea magneților permanenți pe baza acestor compuși folosind metode tradiționale, proprietățile produselor finite sunt departe de cele prezise teoretic. Am constatat că la sinterizarea unei probe, adăugarea unei pulberi fuzibile dintr-un aliaj de samariu, cupru și cobalt permite păstrarea caracteristicilor magnetice ale pulberii principale. Acest aliaj se topește la temperaturi mai mici decât proprietățile aliajului principal, motiv pentru care materialul final își păstrează forța coercitivă și densitatea”, adaugă Dmitry Neznakhin.

Care este pasul următor?

În prezent, oamenii de știință stabilesc legile de bază ale formării microstructurii și proprietăților magnetice ale materialelor magnetice dure și determină ce materiale magnetice pot fi utilizate pentru fabricarea magneților permanenți folosind metoda de sinterizare cu laser.

Această muncă include testarea modului în care metoda de sinterizare afectează proprietățile unei alte baze cunoscute pentru magneți, un aliaj de neodim, fier și bor. Următoarea etapă a lucrării va fi producția de magneți permanenți în vrac potriviți pentru aplicații practice.

Vă recomandăm să citiți și:

Cartofii putrezi ar putea deveni antibiotice. Cum este posibil?

Celule cerebrale crescute în laborator au învățat să joace un joc video din anii ’70

Dispozitivul care produce energie din adierea vântului

Tehnologia care te salvează de la înec