Magnety jde vyrábět i na 3D tiskárně

Izotropní, neodym-železo-boritý (NdFeB) spojovaný permanentní magnet zobrazený na fotografii byl vyroben pomocí 3D tisku ve výrobním předváděcím středisku (Manufacturing Demonstration Facility) v americké Oak Ridge National Laboratory (ORNL). Jejich výzkumníci ukázali, že permanentní magnety zhotovené technologií aditivní výroby překonávají lepené magnety vyrobené za použití tradičních technik při zachování kritických materiálů.
Vědci zhotovili izotropní, téměř dokonale tvarované neodym-železo-borité lepené magnety s použitím velkoformátového zařízení pro aditivní výrobu (Big Area Additive Manufacturing - BAAM) a výsledkem, o němž publikovali informaci v odborných vědeckých titulech, byl produkt se srovnatelnými nebo lepšími magnetickými, mechanickými a strukturálními vlastnostmi než lepené magnety se stejným složením vyrobené tradičním vstřikováním do formy.
Výrobní proces začal s kompozitními peletami tvořenými ze 65 % izotropním NdFeB práškem a 35 % polyamidu (Nylon-12). Pelety byly roztaveny, složeny, a systémem BAAM extrudovány vrstvu po vrstvě do požadovaného tvaru.
Zatímco konvenční výrobní proces magnetu pomocí slinování (spékání prášku) může mít za následek 30 až 50% odpad materiálu, umožňuje technologie aditivní výroby tyto materiály zachytit a znovu použít s téměř nulovým odpadem, konstatoval Parans Paranthaman, řešitel a vedoucí týmu divize chemických věd ORNL. Procesy, které šetří materiál, mají velký význam zejména u permanentních magnetů, při jejichž výrobě jsou používány prvky jako neodym, dysprosium či prvky vzácných zemin. NdFeB magnety jsou nejsilnější na světě a používají se v široké škále aplikací od počítačových pevných disků a sluchátek až po sféru čistých energetických technologií, jako jsou elektromobily a větrné turbíny. Tiskový výrobní proces šetří nejen materiál, ale nevyžaduje žádné nářadí a je rychlejší než tradiční metody vstřikování, což může vést k mnohem větší ekonomice výrobního procesu. Navíc umožňuje vyrábět i složité tvary, doplnil Parans Paranthaman.
„Výroba se rychle mění, a zákazník může potřebovat 50 různých vzorů pro magnety, které chtějí používat. Tradiční vstřikování by si vyžádalo náklady na vytvoření nové formy a nářadí pro každý typ, ale s přísadou výrobní formy může být vyroben jednoduše pomocí počítačově podporovaného designu," vysvětluje další členka výzkumného týmu ORNL a spoluautorka Ling Li. Budoucí práce výzkumníků se zaměří na výzkum tisku anizotropních nebo směrových, spojovaných magnetů, které jsou silnější než izotropní magnety, jež nemají žádný přednostní směr magnetizace. Vědci také zkoumají účinky různých typů pojiva, frakce magnetického prášku a pracovní teploty při zpracování na magnetické a mechanické vlastnosti tištěných magnetů.
Alex King, ředitel Institutu kritických materiálů je přesvědčen, že tento výzkum má obrovský potenciál: „Schopnost tisknout vysoce pevné magnety složitých tvarů odstraňuje mnohá omezení dnešních výrobních metod a mění pravidla hry pro navrhování účinných elektromotorů a generátorů."