지속 가능한 3D 인쇄 자석

풍력 터빈과 전기 모터에서 센서에 이르기까지 영구 자석은 많은 전기 응용 분야에서 사용됩니다. 이러한 자석의 생산에는 일반적으로 소결 또는 사출 성형이 포함됩니다. 그러나 전자 장치의 소형화가 증가하고 기하학적 측면에서 자기 부품에 대한 요구 사항이 더욱 엄격해짐에 따라 기존 제조 방법이 부족한 경우가 많습니다. 그러나 적층 제조 기술은 필요한 형태의 유연성을 제공하여 해당 응용 분야의 요구 사항에 맞는 자석을 생산할 수 있습니다.

연구원들은 레이저 기반 3D 프린팅 기술의 도움으로 슈퍼 자석을 제조했습니다. 이 방법은 분말 형태의 자성 재료를 사용합니다. 이 재료는 층으로 도포되고 용융되어 입자를 결합하여 순수한 금속으로 만들어진 구성 요소를 만듭니다. 공정은 자석의 미세 구조를 제어하면서 높은 상대 밀도로 자석을 인쇄할 수 있는 단계로 발전했습니다.

연구의 초기 초점은 네오디뮴(NdFeB) 자석의 생산이었습니다. 네오디뮴은 화학적 특성 때문에 컴퓨터와 스마트폰의 핵심 부품인 강력한 영구 자석의 기초로 사용됩니다. 전기 브레이크, 마그네틱 스위치 및 특정 전기 모터 시스템과 같은 다른 응용 분야에서는 NdFeB 자석의 강한 힘이 불필요하고 바람직하지 않습니다.

철 및 코발트(Fe-Co) 자석은 두 가지 측면에서 NdFeB 자석의 유망한 대안을 나타냅니다. 희토류 금속 채굴은 자원 집약적이고 지속 가능하지 않으며 이러한 금속의 재활용은 아직 초기 단계에 있습니다. 그러나 Fe-Co 자석은 환경에 덜 해롭습니다. 희토류 금속도 고온에서 자기 특성을 잃는 반면 특수 Fe-Co 합금은 200~400°C의 온도에서 자기 성능을 유지하고 우수한 온도 안정성을 나타냅니다.