Investigadores del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía han demostrado que los imanes permanentes producidos por la fabricación aditiva pueden superar a los imanes unidos fabricados utilizando técnicas tradicionales al tiempo que conservan materiales críticos.
Los científicos fabricaron imanes unidos isotrópicos, de forma casi neta, de neodimio-hierro-boro NdFeB en la Instalación de Demostración de Manufactura del DOE en ORNL usando la máquina de Fabricación Aditiva de Área Grande BAAM. El resultado, publicado en Informes científicos , era un producto con propiedades magnéticas, mecánicas y microestructurales comparables o mejores que los imanes unidos hechos con moldeo por inyección tradicional con la misma composición.
El proceso de fabricación aditiva comenzó con gránulos compuestos que consisten en 65 por ciento en volumen de polvo isotrópico de NdFeB y 35 por ciento de poliamida Nylon-12 fabricado por Magnet Applications, Inc. BAAM fundió, combinó y extruyó los gránulos capa por capa.en formas deseadas
Si bien la fabricación convencional de imanes sinterizados puede generar desperdicio de material de hasta 30 a 50 por ciento, la fabricación aditiva simplemente capturará y reutilizará esos materiales con casi cero desperdicio, dijo Parans Paranthaman, investigador principal y líder del grupo en la División de Ciencias Químicas de ORNLEl proyecto fue financiado por el Instituto de Materiales Críticos CMI del DOE.
El uso de un proceso que conserva el material es especialmente importante en la fabricación de imanes permanentes hechos con neodimio, disprosio, elementos de tierras raras que se extraen y se separan fuera de los Estados Unidos. Los imanes NdFeB son los más poderosos en la tierra y se usan en tododesde discos duros de computadora y auriculares hasta tecnologías de energía limpia, como vehículos eléctricos y turbinas eólicas.
El proceso de impresión no solo conserva materiales, sino que también produce formas complejas, no requiere herramientas y es más rápido que los métodos de inyección tradicionales, lo que puede dar lugar a un proceso de fabricación mucho más económico, dijo Paranthaman.
"La fabricación está cambiando rápidamente, y un cliente puede necesitar 50 diseños diferentes para los imanes que quiere usar", dijo el investigador y coautor de ORNL Ling Li. El moldeo por inyección tradicional requeriría el gasto de crear un nuevo molde y herramientas paracada uno, pero con la fabricación aditiva, los formularios se pueden diseñar de manera simple y rápida utilizando un diseño asistido por computadora, explicó.
El trabajo futuro explorará la impresión de imanes unidos anisotrópicos o direccionales, que son más fuertes que los imanes isotrópicos que no tienen una dirección de magnetización preferida. Los investigadores también examinarán el efecto del tipo de aglutinante, la fracción de carga de polvo magnético y la temperatura de procesamientosobre las propiedades magnéticas y mecánicas de los imanes impresos.
Alex King, Director del Instituto de Materiales Críticos, cree que esta investigación tiene un enorme potencial. "La capacidad de imprimir imanes de alta resistencia en formas complejas es un cambio de juego para el diseño de motores y generadores eléctricos eficientes", dijo."Elimina muchas de las restricciones impuestas por los métodos de fabricación actuales".
"Este trabajo ha demostrado el potencial de la fabricación aditiva para aplicar a la fabricación de una amplia gama de materiales magnéticos y ensamblajes", dijo el coautor John Ormerod. "Las aplicaciones de imanes y muchos de nuestros clientes están entusiasmados de explorar el comercialimpacto de esta tecnología en el futuro cercano ", afirmó.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Oak Ridge . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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