Los imanes permanentes en miniatura se pueden imprimir en una impresora 3D

Científicos de la Universidad Federal de los Urales y la rama de los Urales de la Academia Rusa de Ciencias están determinando las condiciones óptimas para la impresión 3D de imanes permanentes a partir de compuestos magnéticos duros basados ​​en metales de tierras raras. Esto hará posible comenzar la producción de imanes a pequeña escala, darles cualquier forma durante la fabricación y crear configuraciones complejas de imanes. Dichos imanes son adecuados para motores eléctricos en miniatura y generadores eléctricos, en los que funcionan los marcapasos. Además, la tecnología minimiza el desperdicio de producción y tiene un ciclo de producción más corto. Una descripción del método y los resultados experimentales se publican en el Revista de Magnetismo y Materiales Magnéticos.

Crear imanes pequeños y complejos no es una tarea científica y técnica fácil, pero tienen demanda en diversas aplicaciones especializadas, principalmente médicas. Una de las formas más prometedoras de crear piezas de formas complejas a partir de materiales magnéticamente duros es la impresión 3D. Los científicos lograron determinar los parámetros óptimos para la impresión 3D de imanes permanentes utilizando el método de sinterización selectiva por láser.

Este es un método de fabricación aditiva en el que el material magnético en forma de polvo se sinteriza capa por capa en un producto tridimensional de una forma determinada a partir de un modelo 3D creado previamente. Esta tecnología permite cambiar las propiedades internas del imán en casi todas las etapas de producción. Por ejemplo, para cambiar la composición química del compuesto, el grado de orientación espacial de los cristalitos y la textura cristalográfica, y para influir en la coercitividad (resistencia a la desmagnetización).

«Producir imanes pequeños es una tarea difícil. Ahora se crean solo cortando un imán grande en pedazos, debido al procesamiento mecánico, aproximadamente la mitad del material usado se convierte en basura. Además, el corte introduce muchos defectos en la superficie cercana». capa, lo que hace que las propiedades del imán se deterioren enormemente.Las tecnologías aditivas permiten evitar esto y hacer imanes complejos, por ejemplo, con un polo norte y dos polos sur separados espacialmente o un imán con cinco polos sur y cinco polos norte a la vez Tales configuraciones son necesarias para los marcapasos, donde solo es posible ensamblar el rotor de un motor eléctrico a partir de imanes separados bajo un microscopio», explica Dmitry Neznakhin, Profesor Asociado del Departamento de Magnetismo y Nanomateriales Magnéticos e Investigador de la Sección de Sólidos. Magnetismo estatal en UrFU.

Actualmente, los científicos lograron producir imanes permanentes delgados, de aproximadamente un milímetro, cuyas propiedades son similares a las de los imanes producidos industrialmente. La base era un polvo que contenía samario, circonio, hierro y titanio. El compuesto tiene características adecuadas para imanes permanentes, pero los métodos de fabricación tradicionales privan al compuesto de la mayoría de sus propiedades. Por lo tanto, los científicos decidieron ver si las propiedades podían conservarse con la nueva tecnología.

«Al crear imanes permanentes basados ​​en estos compuestos usando métodos tradicionales, las propiedades de los productos terminados están lejos de las predichas teóricamente. Descubrimos que al sinterizar una muestra, agregar un polvo fusible de una aleación de samario, cobre y cobalto permite las características magnéticas del polvo magnético principal que deben retenerse. Esta aleación se funde a temperaturas inferiores a las que cambian las propiedades de la aleación principal, por lo que el material final conserva su fuerza coercitiva y densidad», añade Dmitry Neznakhin.

En este momento, los científicos están estableciendo las leyes básicas de formación de la microestructura y las propiedades magnéticas de los materiales magnéticos duros, y determinando qué materiales magnéticos se pueden utilizar para fabricar imanes permanentes mediante el método de sinterización por láser. Esto incluye probar cómo el método de sinterización afecta las propiedades de otra base conocida para imanes: una aleación de neodimio, hierro y boro. La próxima etapa del trabajo será la producción de imanes permanentes a granel adecuados para aplicaciones prácticas.