維也納科技大學(Technical University of Vienna;TU Wien)開發的這項技術,利用電源或磁感測器的磁性材料組合,讓磁鐵能以複雜的形式進行生產,同時還能精確地客製所需的磁場。

「磁場的強度並不是唯一的因素,」維也納科技大學Christian-Doppler先進磁感測與材料實驗室主任Dieter Süss表示,「我們經常需要特殊的磁場,其磁場線以某種極其特殊的方式排列——例如在某一個方向上相對恆定而另一方向強度變化的磁場。」

為了實現這種要求,磁鐵必須以一種複雜的幾何形式製造。「我們可以在電腦上設計磁鐵,並調整其形狀至符合所有磁場要求條件,」在Dieter Süss研究團隊的一位博士研究生Christian Huber解釋。

這項新技術並非注射成型,而是在聚合物矩陣中採用磁性顆粒。磁鐵3D列印機採用特殊生產的磁性微粒細絲——這是由聚合物粘合材料密合在一起而形成的。研究人員先以3D列印機加熱這些材料,接著再用噴嘴將其逐點施加在所需位置。結果是產生一款由大約90%的磁材與10%的塑料組成的3D物件。

不過,最終的產品並不是磁性的,因為這些磁性微粒是以一種未磁化狀態進行部署。因此,在最後的過程,最終產品暴露於強大的外部磁場,並將其轉變成永久磁鐵。

20161028 Magnet NT01P1 研究人員採用不同的磁性材料,打造出具有強大磁場的永久磁鐡 (來源:TU Wien)

「這種方法讓我們得以處理各種磁性材料,例如釹鐵硼磁鐵」Süss說。「使用電腦創造的磁體設計,現在已能快速且精確地進行建置——尺寸範圍從幾公分到幾公寸,精確度則可達到1mm以下。」 這一快速且具成本效益的過程,更為磁性設計開啟新的可能性。例如,單個磁體可使用不同的材料,在強磁性和弱磁性之間創造出平滑轉換。Süss表示,「接下來,我們將測試這項技術可以發揮到什麼極限——但是現在可以確定的是3D列印為磁體設計帶來了以往只能在想像中的新應用」。

編譯:Susan Hong

(參考原文:New magnetics design possibilities with 3D printing,by Nick Flaherty)