Super magneti sostenibili dalla stampante 3D o meglio Influenza della stabilità del pool di fusione nella stampa 3D dei magneti NdFeB su densità e proprietà magnetiche di Siegfried Arneitz

Nell’ambito della sua tesi presso l’Istituto di scienza dei materiali presso la TU Graz, Siegfried Arneitz sta ricercando materiali magnetici alternativi utilizzando la stampa 3D.
I magneti permanenti sono utilizzati in molte applicazioni elettriche. Che si tratti di turbine eoliche, motori elettrici, sensori o sistemi di commutazione magnetici. Di solito sono prodotti mediante sinterizzazione o mediante il processo di stampaggio ad iniezione. A causa della crescente miniaturizzazione dell’elettronica e dei requisiti geometrici associati per i magneti, questi metodi di produzione convenzionali stanno raggiungendo sempre più i loro limiti. Le tecnologie di produzione additiva, d’altra parte, offrono la libertà di progettazione necessaria per fabbricare magneti che sono adattati in modo ottimale ai rispettivi requisiti.

I ricercatori dell’Università di Tecnologia di Graz, insieme ai colleghi delle Università di Vienna ed Erlangen-Norimberga e un team di Joanneum Research, sono ora riusciti a produrre super magneti usando la stampa 3D basata su laser. La polvere metallica del materiale magnetico viene applicata a strati, le particelle vengono collegate tra loro mediante fusione. Questo crea un componente interamente in metallo. Il processo è così sofisticato che i ricercatori possono stampare magneti con un’alta densità relativa e allo stesso tempo controllare la loro microstruttura. “La combinazione di queste due proprietà garantisce un uso efficiente dei materiali perché possiamo utilizzarli per adattare le proprietà magnetiche in modo preciso alla rispettiva applicazione”, afferma Siegfried Arneitz e Mateusz Skalon dell’Istituto di scienza dei materiali,

Il gruppo di ricerca si è inizialmente concentrato sulla produzione di magneti al neodimio-ferro-boro (magneti NdFeB). Il neodimio appartiene al gruppo delle cosiddette terre rare e, grazie alle sue proprietà chimiche, costituisce la base per molti potenti magneti permanenti che sono insostituibili in computer, smartphone e altre importanti applicazioni.I ricercatori descrivono il loro lavoro in dettaglio nel Journal Materials. Tuttavia, ci sono anche applicazioni come freni elettrici, interruttori magnetici o alcuni sistemi di motori elettrici in cui la forza magnetica dei magneti NdFeB non è richiesta e non è desiderata.


Siegfried Arneitz, dottorando presso l’Istituto di scienza dei materiali, tecnologia di giunzione e tecnologia di formatura presso l’Università della tecnologia di Graz, continua pertanto a lavorare sui magneti stampati in 3D – basandosi sui risultati della ricerca precedente. Nella sua tesi di laurea, Arneitz è dedicato alla stampa 3D di magneti a base di ferro e cobalto (magneti Fe-Co). Queste sono alternative promettenti ai magneti NdFeB. Per due aspetti: l’estrazione di terre rare è complessa e poco sostenibile, il riciclaggio di questi metalli è ancora agli inizi. I magneti a base di Fe-Co, d’altra parte, sono molto meno dannosi per l’ambiente.

Inoltre, i metalli delle terre rare perdono le loro proprietà magnetiche all’aumentare della temperatura, mentre le speciali leghe a base di Fe-Co mantengono le loro prestazioni magnetiche anche a temperature da 200 a 400 gradi Celsius e sono caratterizzate da una buona stabilità della temperatura.

I primi risultati rendono Arneitz sicuro: “Precedenti calcoli teorici hanno dimostrato che le proprietà magnetiche di questi materiali possono anche essere aumentate da due a tre volte. Con la libertà di progettazione offerta dalla stampa 3D, siamo certi di poterci avvicinare a questo obiettivo. In collaborazione con vari istituti, continueremo a lavorare su questo argomento per essere in grado di offrire materiali magnetici alternativi per quelle aree in cui i magneti al neodimio-ferro-boro non sono necessari. “

Il lavoro scientifico su questo argomento è apparso in Materiali sotto il titolo “Influenza della stabilità del pool di fusione nella stampa 3D dei magneti NdFeB su densità e proprietà magnetiche”

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