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– Los materiales magnéticos son una parte importante de los productos eléctricos. Generalmente se fabrican mediante procesos de producción convencionales que utilizan tierras raras. Varios equipos de investigación de la Universidad Tecnológica de Graz están trabajando para que sean más ecológicos.
Minapim por Hernan Valenzuela: Ya sea en turbinas eólicas, motores eléctricos, sensores o sistemas de conmutación magnética: los imanes permanentes se utilizan en muchas aplicaciones eléctricas. Generalmente se fabrican por sinterización o moldeo por inyección. Debido a la creciente miniaturización de la electrónica y los requisitos geométricos asociados con los imanes, estos métodos de producción convencionales están llegando cada vez más a sus límites. Las tecnologías de fabricación aditiva, por otro lado, ofrecen la libertad de diseño necesaria para fabricar imanes que se adapten de manera óptima a los requisitos respectivos. Los Súper Imanes sostenibles imprimibles en 3D prometen ser una solución ecológica con alta eficiencia.
Imanes personalizados
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Graz, junto con colegas de las Universidades de Viena y Erlangen-Nuremberg y un equipo de Joanneum Research, han logrado producir súper imanes utilizando impresión 3D basada en láser. El polvo metálico del material magnético se aplica en capas, las partículas se conectan entre sí por fusión. Esto crea un componente que está hecho completamente de metal. El proceso es tan sofisticado que los investigadores pueden imprimir imanes con alta densidad relativa y, al mismo tiempo, controlar su microestructura. «La combinación de estas dos propiedades garantiza el uso eficiente de los materiales, porque podemos adaptarlos exactamente a la aplicación respectiva», dice Siegfried Arneitz y Mateusz Skalon, del Instituto de Ciencia de Materiales, Tecnología de Conexión y Tecnología de Capacitación de la Universidad Tecnológica de Graz. .
El grupo de investigación se centró inicialmente en la producción de imanes de neodimio-hierro-boro (imanes NdFeB). El neodimio pertenece al grupo de las llamadas tierras raras y, debido a sus propiedades químicas, forma la base de muchos imanes permanentes fuertes, insustituibles en computadoras, teléfonos inteligentes y otras aplicaciones importantes. Los investigadores describen su trabajo en detalle en el Journal Materials. Sin embargo, también hay aplicaciones como frenos eléctricos, interruptores magnéticos o ciertos sistemas de motores eléctricos en los que no se requiere la fuerza magnética de los imanes NdFeB y tampoco se desea.
Buscar alternativas a los metales de tierras raras
Siegfried Arneitz, estudiante de doctorado en el Instituto de Ciencia de Materiales, está trabajando en imanes impresos en 3D, basándose en los resultados de investigaciones anteriores. Arneitz se dedica a la impresión 3D de imanes basados en hierro y cobalto (imanes Fe-Co). Estas son alternativas prometedoras a los imanes NdFeB. En dos aspectos: la minería de tierras raras es compleja y poco sostenible; El reciclaje de estos metales todavía está en su infancia. Los imanes basados en Fe-Co, por otro lado, son mucho menos dañinos para el medio ambiente.
Además, los metales de tierras raras pierden sus propiedades magnéticas con el aumento de la temperatura, mientras que las aleaciones especiales a base de Fe-Co mantienen su rendimiento magnético incluso a temperaturas de 200 a 400 grados centígrados y se caracterizan por una buena estabilidad de temperatura.
Los primeros resultados dejan a Arneitz confiado: “Cálculos teóricos anteriores han demostrado que las propiedades magnéticas de estos materiales se pueden aumentar de dos a tres veces. Con la libertad de diseño que ofrece la impresión 3D, estamos seguros de que podemos acercarnos a ese objetivo. En cooperación con varios institutos, continuaremos trabajando en este tema para ofrecer materiales magnéticos alternativos para áreas donde no se necesitan imanes de neodimio-hierro-boro «.
Fuente: Universidad de Tecnología de Graz TU Graz
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