3D производство магнитов. Как это сделано?
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.
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).
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:
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:
Свойства материалов показаны в таблице: исходный порошок, смесь для 3D-печати и смесь для литья:
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.
В результате всех исследований, учёные напечатали на 3D принтере образец магнита заданной формы и с заранее рассчитанным магнитным полем.
Так как материал новый, то с учётом своих проб и ошибок, исследователи вывели эмпирические параметры печати:
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.
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).
Еще больше интересных статей
Лазерный гравировщик и резак с ЧПУ Snapmaker Ray. Видеообзор от 3Dtool
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.
Откройте новые горизонты творчества с...
Calibry или Shining 3D EinScan HX? Видеообзор сравнение от 3Dtool!
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.
В этом видео мы решили протестировать...
Практика использования лазера мощностью 5,5Вт
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.
Комментарии и вопросы
На айли, 3 день выставлены по....
Пины и ласточкин хвост тема. У...
Экран от BTT 5 люймов... Вообщ...
Или же будут ли они вообще, т....
Нужна помощь. Не получается по...
Может есть у кого модель адапт...
Всем привет, может кто знает п...