Постоянные магниты являются важным компонентом многих электротехнических изделий, таких как ветряные турбины, электродвигатели, датчики или системы магнитного переключения. Общие производственные процессы - спекание или литье под давлением - имеют недостатки, поэтому исследователи в Технологическом университете Граца в настоящее время исследуют альтернативные процессы.
Как постоянные магниты могут быть изготовлены в будущем
Из-за растущей миниатюризации электроники и связанных с ней геометрических требований к магнитам традиционные методы производства все больше выходят за пределы. В сотрудничестве с университетами Вены и Эрлангена-Нюрнберга и командой из Joanneum Research исследователи из Университета г. Грац смогли создать супермагниты с помощью лазерной 3D-печати. Металлический порошок из магнитного материала наносится слоями, частицы соединяются друг с другом путем плавления. Это создает компонент, который сделан полностью из металла.
Процесс настолько сложен, что исследователи могут печатать магниты с высокой относительной плотностью и в то же время контролировать их микроструктуру. Эта комбинация позволяет точно адаптировать магнитные свойства к соответствующему применению.
Требуется альтернатива неодим-железо-борным магнитам
Первоначально исследовательская группа занималась производством неодим-железо-борных магнитов (магниты NdFeB). Неодим относится к группе так называемых редкоземельных элементов и благодаря своим химическим свойствам служит основой для многих сильных постоянных магнитов, которые незаменимы в компьютерах, смартфонах и других важных приложениях. Однако существуют также такие применения, как электрические тормоза, магнитные переключатели или определенные системы электродвигателей, в которых магнитная сила магнитов NdFeB не требуется и также не желательна.
Зигфрид Арнейц, аспирант Института материаловедения, технологии соединения и формовки в Грацком политехническом университете, поэтому продолжает работать над 3D-печатными магнитами, опираясь на результаты предыдущих исследований. В своей диссертации Арнейц посвящен 3D-печати магнитов на основе железа и кобальта (магниты Fe-Co). Исследователи подробно описывают свою работу в материалах журнала.
Более экологически чистый и термостойкий
Это многообещающие альтернативы магнитам NdFeB. В двух отношениях: добыча редкоземельных элементов сложна и не очень устойчива, рециркуляция этих металлов все еще находится в зачаточном состоянии. Магниты на основе Fe-Co, с другой стороны, гораздо менее вредны для окружающей среды.
Кроме того, редкоземельные металлы теряют свои магнитные свойства при повышении температуры, в то время как специальные сплавы на основе Fe-Co сохраняют свои магнитные свойства даже при температурах от 200 до 400 градусов Цельсия и характеризуются хорошей температурной стабильностью.
Первые результаты обнадеживают Арнейца: «Предыдущие теоретические расчеты показали, что магнитные свойства этих материалов можно даже увеличить в два-три раза. Благодаря свободе дизайна, которую предлагает 3D-печать, мы уверены, что сможем приблизиться к этой цели ». Цель состоит в том, чтобы предложить альтернативные магнитные материалы для тех областей, в которых неодимовые железо-бор-магниты не нужны.
Дальнейшая информация