De turbinas eólicas e motores elétricos a sensores e sistemas de comutação magnética, ímãs permanentes têm muitas aplicações elétricas. A produção desses ímãs geralmente envolve sinterização ou moldagem por injeção. Mas, devido à crescente miniaturização da eletrônica e aos requisitos mais exigentes, isso coloca em componentes magnéticos em termos de geometria, esses métodos convencionais de manufatura frequentemente ficam em falta. Tecnologias de manufatura aditiva, Contudo, oferecem a flexibilidade de formato necessária, permitindo a produção de ímãs adaptados às demandas da aplicação em questão.

Ímãs feitos sob medida

Pesquisadores da TU Graz - em colaboração com colegas da Universidade de Viena e Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), bem como uma equipe da Joanneum Research em Graz - agora conseguiram fabricar superímãs com a ajuda de laser Tecnologia de impressão 3-D. O método usa uma forma em pó do material magnético, que é aplicado em camadas e derretido para ligar as partículas, resultando em componentes feitos exclusivamente de metal. A equipe de cientistas já desenvolveu o processo a um estágio em que eles são capazes de imprimir ímãs com alta densidade relativa enquanto ainda conseguem controlar suas microestruturas. "A combinação de ambos os recursos permite o uso eficiente do material porque significa que podemos ajustar com precisão as propriedades magnéticas de acordo com a aplicação, "explica Siegfried Arneitz e Mateusz Skalon do Institute of Materials Science, Juntando-se e formando-se na TU Graz.

O foco inicial do grupo de pesquisa foi a produção de neodímio, ou NdFeB, ímãs. Por causa de suas propriedades químicas, o neodímio de metal de terras raras é usado como base para muitos ímãs permanentes fortes que são componentes cruciais para muitas aplicações importantes, incluindo computadores e smartphones. Os pesquisadores publicaram uma descrição detalhada de seu trabalho na revista Materials. Em outros aplicativos, como freios elétricos, interruptores magnéticos e certos sistemas de motores elétricos, a forte força dos ímãs NdFeB é desnecessária e também indesejável.

Procure alternativas para terras raras

Por esta razão, Siegfried Arneitz, um Ph.D. estudante do Instituto de Ciência de Materiais da TU Graz, Juntando e Formando, está continuando a pesquisa em ímãs impressos em 3-D com base nos resultados alcançados até agora. Ele está escrevendo sua dissertação sobre a impressão 3D de ímãs de Fe-Co (ferro e cobalto). Esses ímãs representam uma alternativa promissora aos ímãs NdFeB em dois aspectos:a mineração de metais de terras raras consome muitos recursos e não é muito atraente do ponto de vista da sustentabilidade, e a reciclagem de tais metais ainda está em sua infância. Mas os ímãs de Fe-Co são menos prejudiciais ao meio ambiente.

Os metais de terras raras também perdem suas propriedades magnéticas em temperaturas mais altas, enquanto ligas especiais de Fe-Co mantêm seu desempenho magnético em temperaturas de 200 ° a 400 ° Celsius e demonstram boa estabilidade de temperatura.

Arneitz está otimista com suas descobertas iniciais:"Cálculos teóricos mostraram que as propriedades magnéticas desses materiais podem ser melhoradas por um fator de dois ou três. Dada a flexibilidade de formato que a impressão 3D oferece, estamos confiantes de que podemos nos aproximar desse objetivo. Vamos continuar trabalhando neste tópico em colaboração com vários outros institutos para que possamos desenvolver materiais magnéticos alternativos para áreas nas quais os ímãs de neodímio não são necessários. "