En la fabricación de imanes hoy, no hay problema desde una perspectiva técnica. Sin embargo, es difícil producir un imán permanente con un campo magnético de una forma específica determinada.
Es decir, hasta ahora, gracias a la nueva solución ideada en TU Wien: por primera vez, se pueden producir imanes permanentes mediante una impresora 3D. Esto permite que los imanes se puedan hacer en formas complejas y precisamente personalizados campos magnéticos, necesarios, por ejemplo, en sensores magnéticos.
Diseñado en una computadora
"La fuerza de un campo magnético no es el único factor", dice Dieter Süss, jefe del laboratorio de materiales y detección magnética de Christian Doppler avanzado en TU Wien. "Tenemos a menudo campos magnéticos especiales, con líneas de campo dispuestas en forma muy específica - como un campo magnético que es relativamente constante en una dirección, pero que varía en fuerza en otra dirección".
Para alcanzar estos requisitos, los imanes deben ser producidos con una sofisticada forma geométrica. «Un imán puede ser diseñado en una computadora, ajustar su forma hasta que se cumplan todos los requisitos para su campo magnético,» explica Christian Huber, estudiante de doctorado en el equipo de Dieter Süss.
¿Pero una vez que se consigue la forma geométrica deseada, cómo implementar el diseño? El proceso de inyección es una solución, pero esto requiere la creación de un molde, que es desperdiciador de tiempo y costoso, haciendo que este método apenas valga la pena para la producción de pequeñas cantidades.
Diferentes materiales pueden ser usados. Crédito: TU Wien
Pequeñas partículas magnéticas en la matriz polimérica
Ahora, hay un método mucho más simple: la impresora 3D que por primera vez se puede utilizar para producir materiales magnéticos, creados en TU Wien. Las impresoras 3D que generan estructuras plásticas han existido durante algún tiempo y las funciones de impresora de imán de la misma manera. La diferencia es que la impresora de imán utiliza especialmente produce filamentos magnéticos micro granulados, que se mantienen unidos por un material de encuadernación de polímero. La impresora calienta el material y lo aplica punto por punto en los lugares deseados con una boquilla. El resultado es un objeto tridimensional que se compone de aproximadamente 90% de material magnético y 10% de plástico.
El producto final no es magnético, sin embargo, ya que el granulado se implementa en un estado desmagnetizado. Al final del proceso, el artículo terminado está expuesto a un fuerte campo magnético externo, convirtiéndolo en un imán permanente.
"Este método nos permite procesar diferentes materiales magnéticos, tales como los imanes de boro hierro neodimio excepcionalmente fuertes," explica Dieter Süss. "Los diseños de estos imanes han sido creados utilizando un ordenador pueden ahora ser rápidos y precisamente se pueden implementar - en un tamaño que van desde unos pocos centímetros a través a decímetros, con una precisión de bien bajo como un solo milímetro."
Todo un mundo de nuevas posibilidades
No sólo es este nuevo proceso rápido y rentable, también abre nuevas posibilidades que serían inconcebibles con otras técnicas: puede utilizar diferentes materiales dentro de un solo imán para crear una transición suave entre fuerte y débil de magnetismo, por ejemplo. "Ahora vamos a probar los límites de hasta dónde podemos ir - pero por ahora es cierto que la impresión 3D trae algo para diseño de imán que podríamos previamente sólo lo habíamos soñado," declara Dieter Süss.
Diseñado en una computadora
"La fuerza de un campo magnético no es el único factor", dice Dieter Süss, jefe del laboratorio de materiales y detección magnética de Christian Doppler avanzado en TU Wien. "Tenemos a menudo campos magnéticos especiales, con líneas de campo dispuestas en forma muy específica - como un campo magnético que es relativamente constante en una dirección, pero que varía en fuerza en otra dirección".
Para alcanzar estos requisitos, los imanes deben ser producidos con una sofisticada forma geométrica. «Un imán puede ser diseñado en una computadora, ajustar su forma hasta que se cumplan todos los requisitos para su campo magnético,» explica Christian Huber, estudiante de doctorado en el equipo de Dieter Süss.
¿Pero una vez que se consigue la forma geométrica deseada, cómo implementar el diseño? El proceso de inyección es una solución, pero esto requiere la creación de un molde, que es desperdiciador de tiempo y costoso, haciendo que este método apenas valga la pena para la producción de pequeñas cantidades.
Diferentes materiales pueden ser usados. Crédito: TU Wien
Pequeñas partículas magnéticas en la matriz polimérica
Ahora, hay un método mucho más simple: la impresora 3D que por primera vez se puede utilizar para producir materiales magnéticos, creados en TU Wien. Las impresoras 3D que generan estructuras plásticas han existido durante algún tiempo y las funciones de impresora de imán de la misma manera. La diferencia es que la impresora de imán utiliza especialmente produce filamentos magnéticos micro granulados, que se mantienen unidos por un material de encuadernación de polímero. La impresora calienta el material y lo aplica punto por punto en los lugares deseados con una boquilla. El resultado es un objeto tridimensional que se compone de aproximadamente 90% de material magnético y 10% de plástico.
El producto final no es magnético, sin embargo, ya que el granulado se implementa en un estado desmagnetizado. Al final del proceso, el artículo terminado está expuesto a un fuerte campo magnético externo, convirtiéndolo en un imán permanente.
"Este método nos permite procesar diferentes materiales magnéticos, tales como los imanes de boro hierro neodimio excepcionalmente fuertes," explica Dieter Süss. "Los diseños de estos imanes han sido creados utilizando un ordenador pueden ahora ser rápidos y precisamente se pueden implementar - en un tamaño que van desde unos pocos centímetros a través a decímetros, con una precisión de bien bajo como un solo milímetro."
Todo un mundo de nuevas posibilidades
No sólo es este nuevo proceso rápido y rentable, también abre nuevas posibilidades que serían inconcebibles con otras técnicas: puede utilizar diferentes materiales dentro de un solo imán para crear una transición suave entre fuerte y débil de magnetismo, por ejemplo. "Ahora vamos a probar los límites de hasta dónde podemos ir - pero por ahora es cierto que la impresión 3D trae algo para diseño de imán que podríamos previamente sólo lo habíamos soñado," declara Dieter Süss.
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