Кремень FMZ Реклама
Kremen FMHM Реклама

3D производство магнитов. Как это сделано?

Mr.Ahchoo
Идет загрузка
Загрузка
06.12.2016
8359
12
Обзоры

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

14

3D технологии всё масштабнее входят в нашу жизнь. Уже каждый может позволить себе 3D принтер, но на этом развитие аддитивной отрасти не останавливается, а постоянно развивается и усовершенствуется. Так совсем недавно, в журнале Applied Physics Letters появилась по-настоящему революционная статья на тему аддитивного производства постоянных магнитов.

3D производство магнитов. Как это сделано?

Постоянные магниты в настоящее время используются масштабно. И это не только сувениры на холодильник, привезённые из заморских стран. Ферромагнитные материалы используются в самых разнообразных сферах: начиная от медицины (магнитная терапия) и заканчивая космическими аппаратами (например, для стыковки орбитальных станций). Наиболее широкое применение магниты нашли в промышленности и энергетике: двигатели, генераторы, акустические системы, магнитные сепараторы, различная аппаратура – всё требует постоянных магнитов. Однако, в силу своей специфики, каждый конкретный прибор и аппарат требует строго определённого магнита, с определённой формой и параметрами намагничивания. Поэтому, если у производителей техники нет возможности изготовить или заказать постоянный магнит, то это вызывает определённые сложности.

Аддитивные технологии призваны помочь с этим досадным недоразумением. Это стало возможным, благодаря работе инженерам из Венского технологического университета (Австрия).

3D производство магнитов. Как это сделано?

По сути, учёные создали новый филамент – так называемый полимагнит под коммерческим названием «Neofer 25/60p».

Полимерный магнит – это композитное вещество, состоящее из собственно магнитного порошка и связующего полимера. Таким образом, материал, кроме ферромагнитных свойств, получает также лёгкость и гибкость пластика.

Для создания филамента потребовалось 65% изотропного порошка NdFeB (неодим-железо-бор) и 35% полиамида (нейлон 12). По технологии производства композитного материала, частицы NdFeB перемешаны в полиамиде, что хорошо видно на фотографии, сделанной под микроскопом:

3D производство магнитов. Как это сделано?

Для 3D-печати материал подвергли предварительной атомизации и термообработке. То есть просеяли и разогрели. Затем гранулы Neofer 25/60p сформовали в нити нужного диаметра 1,75 мм.

Филамент из смеси Neofer 25/60p:

3D производство магнитов. Как это сделано?

Свойства материалов показаны в таблице: исходный порошок, смесь для 3D-печати и смесь для литья:

3D производство магнитов. Как это сделано?

NdFeB является одним из составляющих современных мощных неодимовых магнитов. Однако, они изготовлены из дорогостоящих редкоземельных материалов (в частности неодим и диспрозий). Кроме того, традиционное производство таких магнитов – литьё под давлением, что приводит к большому проценту брака и составляет по некоторым данным от 30% до 50%, также сказываясь на стоимости конечной продукции.



Аддитивное производство позволяет сократить данный изъян. Также примечательно, что по своей сути мы печатаем не сколько сам магнит, а сколько магнитное поле, так как его параметры зависят от формы самого магнита.

3D производство магнитов. Как это сделано?

В результате всех исследований, учёные напечатали на 3D принтере образец магнита заданной формы и с заранее рассчитанным магнитным полем.

3D производство магнитов. Как это сделано?

Так как материал новый, то с учётом своих проб и ошибок, исследователи вывели эмпирические параметры печати:

3D производство магнитов. Как это сделано?

Чтобы придать напечатанной болванке магнитные свойства, изделие поместили в магнитное поле с индукцией 4 Тл.

Для контроля результата была изготовлена установка на основе датчика Холла. И напечатанный магнит сравнили с образцом. Форма и направление магнитного поля практически совпала с теоретическим выводом.

3D производство магнитов. Как это сделано?

Однако, в любой бочке есть ложка дёгтя. Хотя, данный магнит практически не уступает своим традиционным аналогам, но у данной технологии есть проблема. По технологическим и экономическим соображениям, применяемый материал обладает недостаточными магнитными характеристиками. Разумеется, можно использовать более качественное исходные сырьё, но в этом случае весь экономический эффект сводится на нет. Впрочем, чересчур мощные магниты мало кому нужны, да и речь не от этом.

А что Вы думаете о будущем производства магнитов, напечатанных на 3D-принтере?

Научная работа австрийских специалистов опубликована 17 октября 2016 года в журнале Applied Physics Letters (doi: 10.1063/1.4964856).



Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

14
Комментарии к статье