Nachhaltige Supermagnete aus dem 3D-Drucker
Metallpulver schichtweise aufgetragen und Partikel durch Schmelzen miteinander verbunden
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Per laserbasiertem 3D-Druck hergestellte Mini-Supermagnete (Foto: tugraz.at) |
Graz/Wien (pte015/30.01.2020/10:30) Forscher haben erstmals Supermagnete mittels laserbasiertem 3D-Druck hergestellt. Gelungen ist das Wissenschaftlern der TU Graz http://tugraz.at zusammen mit Kollegen der Universitäten Wien und Erlangen-Nürnberg sowie mit einem Team von Joanneum Research. Bei dem Verfahren wird Metallpulver des magnetischen Materials schichtweise aufgetragen und die Partikel durch Schmelzen miteinander verbunden. So entsteht ein Bauteil, das zur Gänze aus Metall besteht. Details wurden im Journal "Materials" publiziert.
Neodym-Eisen-Bor-Magnet
Das Verfahren ist den Experten nach derart ausgereift, dass sich Magnete mit hoher relativer Dichte drucken lassen und zugleich deren Mikrostruktur kontrollieren lässt. "Die Kombination dieser beiden Eigenschaften garantiert einen effizienten Materialeinsatz, weil wir damit die magnetischen Eigenschaften exakt auf die jeweilige Anwendung zuschneiden können", sagen die TU-Graz-Forscher Siegfried Arneitz und Mateusz Skalon.
Konzentriert haben sich die Materialforscher zunächst auf die Produktion von Neodym-Eisen-Bor-Magneten (NdFeB). Neodym zählt zur Gruppe der Seltenen Erden und bildet aufgrund seiner chemischen Eigenschaften die Basis für viele starke Dauermagnete, die in Computern, Smartphones und anderen wichtigen Anwendungen unersetzlich sind. Einsatzgebiete sind elektrische Bremsen, Magnetschalter oder bestimmte Elektromotorsysteme, in denen die magnetische Stärke von NdFeB-Magneten weder benötigt noch gewünscht wird.
Kobalt ist das nächste Ziel
Künftig wollen die Fachleute auch eisen- und kobaltbasierte Magneten (Fe-Co-Magnete) 3D-drucken - eine Alternativen zu NdFeB-Magneten. Denn der Abbau Seltener Erden ist aufwendig und wenig nachhaltig, das Recycling dieser Metalle steckt noch in den Kinderschuhen. Fe-Co-basierte Magnete hingegen sind für die Umwelt weit weniger bedenklich. Außerdem verlieren Seltene Erdmetalle mit steigender Temperatur ihre magnetischen Eigenschaften, während spezielle Fe-Co basierte Legierungen selbst bei Temperaturen von 200 bis 400 Grad Celsius ihre magnetische Leistung behalten und temperaturstabil sind.
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