Desde turbinas eólicas y motores eléctricos hasta sensores y sistemas de conmutación magnética, los imanes permanentes tienen muchas aplicaciones eléctricas. La producción de estos imanes generalmente implica sinterización o moldeo por inyección. Pero debido a la creciente miniaturización de la electrónica y los requisitos más exigentes, esto coloca en los componentes magnéticos en términos de geometría, estos métodos de fabricación convencionales se quedan cortos con frecuencia. Tecnologías de fabricación aditiva, sin embargo, ofrecen la flexibilidad de forma requerida, permitiendo la producción de imanes adaptados a las demandas de la aplicación en cuestión.

Imanes hechos a medida

Investigadores de TU Graz, en colaboración con colegas de la Universidad de Viena y Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), así como un equipo de Joanneum Research en Graz, ahora han logrado fabricar súper imanes con la ayuda de tecnología láser. Tecnología de impresión 3-D. El método utiliza una forma en polvo del material magnético, que se aplica en capas y se funde para unir las partículas, resultando en componentes hechos puramente de metal. El equipo de científicos ahora ha desarrollado el proceso a una etapa en la que pueden imprimir imanes con una alta densidad relativa y, al mismo tiempo, controlar sus microestructuras. "La combinación de estas dos características permite un uso eficiente del material porque significa que podemos adaptar con precisión las propiedades magnéticas de acuerdo con la aplicación, "explica Siegfried Arneitz y Mateusz Skalon del Instituto de Ciencia de Materiales, Unirse y formar en TU Graz.

El enfoque inicial del grupo de investigación fue la producción de neodimio, o NdFeB, imanes. Debido a sus propiedades químicas, El neodimio, un metal de tierras raras, se utiliza como base para muchos imanes permanentes potentes que son componentes cruciales para muchas aplicaciones importantes. incluyendo computadoras y teléfonos inteligentes. Los investigadores han publicado una descripción detallada de su trabajo en la revista Materials. En otras aplicaciones, como frenos eléctricos, interruptores magnéticos y determinados sistemas de motores eléctricos, la fuerte fuerza de los imanes de NdFeB es innecesaria y también indeseable.

Buscar alternativas a las tierras raras

Por esta razón, Siegfried Arneitz, un doctorado estudiante en el Instituto de Ciencia de Materiales de TU Graz, Unirse y formar, continúa la investigación sobre imanes impresos en 3D basándose en los resultados obtenidos hasta ahora. Está escribiendo su disertación sobre la impresión 3D de imanes de Fe-Co (hierro y cobalto). Estos imanes representan una alternativa prometedora a los imanes de NdFeB en dos aspectos:la extracción de metales de tierras raras requiere muchos recursos y no es muy atractiva desde el punto de vista de la sostenibilidad. y el reciclaje de tales metales está todavía en pañales. Pero los imanes de Fe-Co son menos dañinos para el medio ambiente.

Los metales de tierras raras también pierden sus propiedades magnéticas a temperaturas más altas, mientras que las aleaciones especiales de Fe-Co mantienen su rendimiento magnético a temperaturas de 200 ° a 400 ° Celsius y demuestran una buena estabilidad de temperatura.

Arneitz se muestra optimista sobre sus hallazgos iniciales:"Los cálculos teóricos han demostrado que las propiedades magnéticas de estos materiales pueden mejorarse en un factor de dos o tres. Dada la flexibilidad de forma que ofrece la impresión 3D, estamos seguros de que podemos acercarnos más a este objetivo. Continuaremos trabajando en este tema en colaboración con varios otros institutos para poder desarrollar materiales magnéticos alternativos para áreas en las que los imanes de neodimio no son necesarios ".