Les aimants permanents miniatures peuvent être imprimés sur une imprimante 3D

Les aimants permanents miniatures peuvent être imprimés sur une imprimante 3D

Aimants permanents miniatures imprimés sur une imprimante 3D. Crédit : UrFU / Oksana Meleshchuk

Des scientifiques de l’Université fédérale de l’Oural et de la branche de l’Oural de l’Académie russe des sciences déterminent les conditions optimales pour l’impression 3D d’aimants permanents à partir de composés magnétiques durs à base de métaux des terres rares. Cela permettra de démarrer une production à petite échelle d’aimants, de leur donner n’importe quelle forme lors de la fabrication et de créer des configurations complexes d’aimants. De tels aimants conviennent aux moteurs électriques miniatures et aux générateurs électriques sur lesquels fonctionnent les stimulateurs cardiaques. De plus, la technologie minimise les déchets de production et a un cycle de production plus court. Une description de la méthode et des résultats expérimentaux sont publiés dans le Journal du magnétisme et des matériaux magnétiques.

La création d’aimants complexes et petits n’est pas une tâche scientifique et technique facile, mais ils sont demandés dans diverses applications spécialisées, principalement médicales. L’impression 3D est l’un des moyens les plus prometteurs de créer des pièces de forme complexe à partir de matériaux magnétiquement durs. Les scientifiques ont réussi à déterminer les paramètres optimaux pour l’impression 3D d’aimants permanents en utilisant la méthode de frittage laser sélectif.

Il s’agit d’un procédé de fabrication additive dans lequel un matériau magnétique sous forme de poudre est fritté couche par couche en un produit tridimensionnel d’une forme donnée sur la base d’un modèle 3D préalablement créé. Cette technologie permet de modifier les propriétés internes de l’aimant à presque toutes les étapes de la production. Par exemple, pour modifier la composition chimique du composé, le degré d’orientation spatiale des cristallites et la texture cristallographique, et pour influencer la coercivité (résistance à la démagnétisation).

“Produire de petits aimants est une tâche difficile. Maintenant, ils ne sont créés qu’en coupant un gros aimant en morceaux, car le traitement mécanique environ la moitié du matériau utilisé se transforme en déchets. De plus, la coupe introduit de nombreux défauts dans la surface proche. couche, ce qui détériore énormément les propriétés de l’aimant.Les technologies additives permettent d’éviter cela et de fabriquer des aimants complexes, par exemple, avec un pôle nord et deux pôles sud spatialement séparés ou un aimant avec cinq pôles sud et cinq pôles nord à la fois De telles configurations sont nécessaires pour les stimulateurs cardiaques, où il n’est possible d’assembler le rotor d’un moteur électrique qu’à partir d’aimants séparés sous un microscope », explique Dmitry Neznakhin, professeur agrégé au département de magnétisme et nanomatériaux magnétiques et chercheur à la section du solide. État du magnétisme à l’UrFU.

Les aimants permanents miniatures peuvent être imprimés sur une imprimante 3D

Pour imprimer des aimants, les scientifiques versent de la poudre d’acier spéciale dans l’imprimante. Crédit : UrFU / Oksana Meleshchuk

Actuellement, les scientifiques ont réussi à produire des aimants permanents minces, d’environ un millimètre, dont les propriétés sont similaires à celles des aimants produits industriellement. La base était une poudre contenant du samarium, du zirconium, du fer et du titane. Le composé a des caractéristiques adaptées aux aimants permanents, mais les méthodes de fabrication traditionnelles privent le composé de la plupart de ses propriétés. Par conséquent, les scientifiques ont décidé de voir si les propriétés pouvaient être préservées avec la nouvelle technologie.

“Lors de la création d’aimants permanents à base de ces composés à l’aide de méthodes traditionnelles, les propriétés des produits finis sont loin de celles théoriquement prévues. Nous avons constaté que lors du frittage d’un échantillon, l’ajout d’une poudre fusible à partir d’un alliage de samarium, de cuivre et de cobalt permet les caractéristiques magnétiques de la poudre magnétique principale à retenir. Cet alliage fond à des températures inférieures aux propriétés de l’alliage principal qui changent, c’est pourquoi le matériau final conserve sa force coercitive et sa densité », ajoute Dmitry Neznakhin.

À l’heure actuelle, les scientifiques établissent les lois de base de la formation de la microstructure et des propriétés magnétiques des matériaux magnétiques durs et déterminent quels matériaux magnétiques peuvent être utilisés pour fabriquer des aimants permanents à l’aide de la méthode de frittage laser. Cela inclut de tester comment la méthode de frittage affecte les propriétés d’une autre base connue pour les aimants, un alliage de néodyme, de fer et de bore. La prochaine étape des travaux sera la production d’aimants permanents en vrac adaptés aux applications pratiques.


Super aimants d’une imprimante 3D


Plus d’information:
DS Neznakhin et al, Composition de phase et propriétés magnétiques des aimants (Sm,Zr)Fe11Ti produits par fusion laser sélective, Journal du magnétisme et des matériaux magnétiques (2022). DOI: 10.1016/j.jmmm.2022.169937

Fourni par l’Université fédérale de l’Oural

Citation: Des aimants permanents miniatures peuvent être imprimés sur une imprimante 3D (17 octobre 2022) récupéré le 17 octobre 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-10-miniature-permanent-magnets-3d-printer.html

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