运用3D打印技术打印永久磁体

近日，奥地利TU Wien研究人员研发出一种使用3D打印机制造永久磁体的方法。该方法允许在精确控制磁场的情况下采用3D打印技术打印磁铁。同时该方法特别适用于磁传感器和其他设备。

 

然而，到目前为止，3D打印机很难打造真实、准确的3D打印磁体。为了控制磁体的磁场，磁体必须具有复杂的几何形状。这种形状可以使用CAD软件设计，但是制造实际的3D打印作品仍然相当困难。

“磁场的强度不是唯一的因素。”TU Wien先进磁感应和磁材料实验室的负责人 DieterSuss阐述道：“我们经常需要特殊的磁场，磁场线以非常特定的方式排列，例如在一个方向上相对恒定但在另一个方向上强度变化的磁场。”

产生这种磁体的传统方式是通过使用注塑成型技术，其工艺原理是将材料注射到形状类似于所需物体的倒置模具中。然而，创建模具本身是一个耗时的过程，而且经济成本太高。

随着时间的推移，3D打印在许多应用中已经取代了传统的注塑成型工艺，磁体3D打印就是一个很好的力证。TU Wien研究人员现在已经成功地使用Builder 3D打印机和一种特质的含有磁性微颗粒的高分子聚合物耗材成功制作出了3D打印磁铁。

打印磁性物体的第一阶段是使用数字3D模型以指定的几何形状打印对象。与传统的3D打印过程一样逐层打印，但是用于打印的3D打印材料由大约90％的磁性材料和10％的塑料组成。然而，打印形状只是开始。由于3D打印对象由处于未磁化状态的颗粒制成，所以对象本身还不具备磁性。

一旦3D打印完成，则其需要暴露在一个强大的外部磁场里。该磁场将3D打印对象转换成永久磁体。“这种方法允许我们处理各种磁性材料，例如磁性特别强的钕铁硼磁体。”DieterSuss阐述道：“使用计算机创建的磁体设计现在可以快速、精确地实现从厘米到分米，精度为1毫米的3D打印。”

快速和具有成本效益的新型磁体3D打印为科学家提供了研究新型产品的可能性，包括在单个磁体内使用不同的材料以在强磁和弱磁之间形成平滑过渡。“现在我们将持续测试、不断研发，以带来更多意想不到的新产品。”Suss说道。

据悉，关于这项研究成果，研究人员已经将其发表在《应用物理快报》（Applied Physics Letters）期刊上，标题是《3D print of polymer bondedrare-earth magnets, and 3D magnetic field scanning with an end-user 3D printer》。