Anche il nucleo del motore può essere stampato in 3D?Nuovi progressi nello studio dei nuclei magnetici dei motori Il nucleo magnetico è un materiale magnetico simile a un foglio con elevata permeabilità magnetica.Sono comunemente utilizzati per la guida del campo magnetico in vari sistemi e macchine elettrici, inclusi elettromagneti, trasformatori, motori, generatori, induttori e altri componenti magnetici. Finora, la stampa 3D di nuclei magnetici è stata una sfida a causa della difficoltà nel mantenere l’efficienza del nucleo.Ma un gruppo di ricerca ha ora messo a punto un flusso di lavoro completo di produzione additiva basato sul laser che, secondo loro, può produrre prodotti magneticamente superiori ai compositi magnetici morbidi. ©Libro bianco su 3D Science Valley
Stampa 3D di materiali elettromagnetici
La produzione additiva di metalli con proprietà elettromagnetiche è un campo di ricerca emergente.Alcuni team di ricerca e sviluppo motori stanno sviluppando e integrando i propri componenti stampati in 3D e applicandoli al sistema, e la libertà di progettazione è una delle chiavi dell’innovazione. Ad esempio, la stampa 3D di parti complesse funzionali con proprietà magnetiche ed elettriche potrebbe aprire la strada a motori, attuatori, circuiti e riduttori integrati personalizzati.Tali macchine possono essere prodotte in impianti di produzione digitale con meno assemblaggio e post-elaborazione, ecc., poiché molte parti sono stampate in 3D.Ma per vari motivi, la visione di stampare in 3D componenti motori grandi e complessi non si è concretizzata.Principalmente perché lato dispositivo ci sono alcuni requisiti impegnativi, come piccoli traferri per una maggiore densità di potenza, per non parlare della questione dei componenti multimateriale.Finora, la ricerca si è concentrata su componenti più “base”, come rotori magnetici morbidi stampati in 3D, bobine di rame e conduttori di calore in allumina.Naturalmente, anche i nuclei magnetici morbidi sono uno dei punti chiave, ma l’ostacolo più importante da risolvere nel processo di stampa 3D è come ridurre al minimo la perdita del nucleo.
▲Università della Tecnologia di Tallinn
Sopra c’è una serie di cubi campione stampati in 3D che mostrano l’effetto della potenza del laser e della velocità di stampa sulla struttura del nucleo magnetico.
Flusso di lavoro di stampa 3D ottimizzato
Per dimostrare il flusso di lavoro ottimizzato del nucleo magnetico stampato in 3D, i ricercatori hanno determinato i parametri di processo ottimali per l’applicazione, tra cui potenza del laser, velocità di scansione, spaziatura dei tratteggi e spessore dello strato.E l'effetto dei parametri di ricottura è stato studiato per ottenere perdite DC minime, perdite quasi statiche, per isteresi e la massima permeabilità.La temperatura di ricottura ottimale è stata determinata a 1200°C, la densità relativa più alta era 99,86%, la rugosità superficiale più bassa era 0,041 mm, la perdita per isteresi più bassa era 0,8 W/kg e il carico di snervamento finale era 420 MPa. ▲L’effetto dell’energia immessa sulla rugosità superficiale del nucleo magnetico stampato in 3D
Infine, i ricercatori hanno confermato che la produzione additiva di metalli basata sul laser è un metodo fattibile per la stampa 3D di materiali con nucleo magnetico per motori.Nel futuro lavoro di ricerca, i ricercatori intendono caratterizzare la microstruttura della parte per comprendere la dimensione e l'orientamento dei grani, nonché il loro effetto sulla permeabilità e sulla resistenza.I ricercatori studieranno inoltre ulteriormente i modi per ottimizzare la geometria del nucleo stampato in 3D per migliorare le prestazioni.
Orario di pubblicazione: 03 agosto 2022 