ORNL Forscher stellen Magnete am 3D-Drucker her
Wissenschaftler des Oak Ridge National Laboratory in den USA haben mittels 3D-Druckverfahren Magneten hergestellt, die Magneten produziert mit traditionellen Fertigungsmethoden in ihren Eigenschaften übertreffen.
Mit dem Big Area Additive Manufacturing (BAAM) Großformat 3D-Drucker wurden Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) Magnete hergestellt, die über vergleichbare oder bessere magnetische, mechanische und mikrostrukturelle Eigenschaften verfügen als im Spritzgussverfahren produzierte.
Für den Druckprozess wurden Pellets bestehend aus 65% isosotpischen NdFeB-Pulver und 35% Polyamid (Nylon 12) geschmolzen und Schicht für Schicht mit dem BAAM System aufgetragen. Mit additiven Verfahren können auch geometrisch komplexere Formen realisiert werden, die mit traditionellen Methoden nicht realisierbar wären. Weiters entsteht dabei kaum Materialabfall, was besonders bei der Herstellung von Dauermagneten, die aus Seltenerdmetallen wie Neodym oder Dysprosium bestehen, von Vorteil ist.
NdFeB Magnete sind die derzeit stärksten Dauermagnete und kommen beispielsweise bei der Herstellung von Festplatten und Kopfhörern, aber auch bei umweltfreundlichen Energietechnologien wie Elektroautos und Windturbinen, zum Einsatz.
Alex King, Director des Critical Materials Institutes, sieht extrem hohes Potential in der Forschung des ORNL, speziell für das Design von effizienten Elektromotoren und Generatoren:
“The ability to print high-strength magnets in complex shapes is a game changer for the design of efficient electric motors and generators. It removes many of the restrictions imposed by today’s manufacturing methods.”
Zukünftig werden die ORNL Forscher an der additiven Fertigung von stärkeren Magneten ohne bestimmte magnetische Polarisation arbeiten, sowie die Auswirkung von Faktoren wie die Art des Bindemittels, den Anteil von magnetischem Pulver oder die Verarbeitungstemperatur auf magnetische und mechanische Eigenschaften der gedruckten Magneten analysieren.
Die Ergebnisse des Forschungsprojekt wurden im Nature Journal unter Scientific Reports veröffentlicht.