Anche il nucleo del motore può essere stampato in 3D?

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.

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©Libro bianco su 3D Science Valley

 

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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.

 

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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.

 

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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