能源部橡樹嶺國家實驗室正在進行的研究產(chǎn)生了 3D 打印永磁體，其性能優(yōu)于使用傳統(tǒng)技術(shù)制造的粘結(jié)磁體，同時還節(jié)省了關(guān)鍵材料。

在美國能源部位于 ORNL 的制造示范設(shè)施現(xiàn)場使用大面積增材制造 （BAAM） 機器，科學(xué)家們制造了具有相當(dāng)或更好的磁性、機械和微觀結(jié)構(gòu)特性的近凈形釹鐵硼 （NdFeB） 粘結(jié)磁體比粘結(jié)磁鐵。燒結(jié)顆粒由 Magnet Applications Inc. 制造的 65% 各向同性 NdFeB 粉末和 35% 聚酰胺（Nylon-12）組成。

發(fā)表在《科學(xué)報告》雜志上的研究概述了一種燒結(jié)磁體制造方法，該方法比傳統(tǒng)方法減少了 30% 到 50% 的材料浪費。ORNL 化學(xué)科學(xué)部首席研究員兼小組組長 Parans Paranthaman 表示，通過捕獲和再利用廢棄材料，凈廢物可以減少到幾乎為零。

除了節(jié)省材料的經(jīng)濟利益之外，打印過程以比傳統(tǒng)注塑方法更快的速度生產(chǎn)復(fù)雜的形狀，并且不需要工具，因為計算機輔助設(shè)計消除了從頭開始構(gòu)建新模具的需要，如傳統(tǒng)注塑成型。 “制造業(yè)正在迅速變化，客戶可能需要 50 種不同的設(shè)計來設(shè)計他們想要使用的磁鐵，”O(jiān)RNL 研究員和合著者李玲說。

擁有打印各種復(fù)雜形狀的高強度 （NdFeB） 磁鐵的能力，為高效電動機和發(fā)電機的設(shè)計開辟了多種新的可能性。用稀土磁鐵制成的電動機比沒有磁鐵的電動機效率更高，后者必須使用電源的供電電流來感應(yīng)磁性。永磁電機需要零磁化電流，因此它們的效率仍然高于使用交流感應(yīng)且無磁體的電機。

同時，在制造過程中保存多余的材料同樣重要，因為 西方國家沒有永磁體的工業(yè)回收。

有了制造磁體的可擴展基礎(chǔ)，科學(xué)家們將過渡到探索各向異性或定向粘結(jié)磁體的印刷——這些磁體比沒有首選磁化方向的各向同性磁體更強。還需要檢查粘合劑類型、磁粉負(fù)載率以及加工溫度對印刷磁體的磁性和機械性能的影響。