3D 打印的稀土磁铁在保留稀有材料的同时优于传统版本

能源部橡树岭国家实验室正在进行的研究产生了 3D 打印永磁体，其性能优于使用传统技术制造的粘结磁体，同时还节省了关键材料。

在美国能源部位于 ORNL 的制造示范设施现场使用大面积增材制造 （BAAM） 机器，科学家们制造了具有相当或更好的磁性、机械和微观结构特性的近净形钕铁硼 （NdFeB） 粘结磁体比粘结磁铁。烧结颗粒由 Magnet Applications Inc. 制造的 65% 各向同性 NdFeB 粉末和 35% 聚酰胺（Nylon-12）组成。

发表在《科学报告》杂志上的研究概述了一种烧结磁体制造方法，该方法比传统方法减少了 30% 到 50% 的材料浪费。ORNL 化学科学部首席研究员兼小组组长 Parans Paranthaman 表示，通过捕获和再利用废弃材料，净废物可以减少到几乎为零。

除了节省材料的经济利益之外，打印过程以比传统注塑方法更快的速度生产复杂的形状，并且不需要工具，因为计算机辅助设计消除了从头开始构建新模具的需要，如传统注塑成型。 “制造业正在迅速变化，客户可能需要 50 种不同的设计来设计他们想要使用的磁铁，”ORNL 研究员和合著者李玲说。

拥有打印各种复杂形状的高强度 （NdFeB） 磁铁的能力，为高效电动机和发电机的设计开辟了多种新的可能性。用稀土磁铁制成的电动机比没有磁铁的电动机效率更高，后者必须使用电源的供电电流来感应磁性。永磁电机需要零磁化电流，因此它们的效率仍然高于使用交流感应且无磁体的电机。

同时，在制造过程中保存多余的材料同样重要，因为 西方国家没有永磁体的工业回收。

有了制造磁体的可扩展基础，科学家们将过渡到探索各向异性或定向粘结磁体的印刷——这些磁体比没有首选磁化方向的各向同性磁体更强。还需要检查粘合剂类型、磁粉负载率以及加工温度对印刷磁体的磁性和机械性能的影响。

审核编辑：彭静