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– Os materiais magnéticos são uma parte importante dos produtos elétricos. Eles geralmente são fabricados usando processos de produção convencionais usando terras raras. Várias equipes de pesquisa da Universidade de Tecnologia de Graz estão trabalhando para torná-las mais ecológicas.
Minapim by Hernan Valenzuela: Seja em turbinas eólicas, motores elétricos, sensores ou sistemas de comutação magnética: ímãs permanentes são usados em muitas aplicações elétricas. Eles são geralmente fabricados por sinterização ou por moldagem por injeção. Devido à crescente miniaturização da eletrônica e aos requisitos geométricos associados aos ímãs, esses métodos de produção convencionais estão cada vez mais atingindo seus limites. As tecnologias de fabricação aditiva, por outro lado, oferecem a liberdade de design necessária para fabricar ímãs que são adaptados de maneira ideal aos respectivos requisitos. Os Super Ímãs sustentáveis imprimíveis em 3D prometem ser uma solução ecológica com alta eficiência.
Ímãs personalizados
Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Graz, juntamente com colegas das Universidades de Viena e Erlangen-Nuremberg e uma equipe da Joanneum Research , agora conseguiram produzir super-ímãs usando a impressão 3D baseada em laser. O pó metálico do material magnético é aplicado em camadas, as partículas são conectadas umas às outras por fusão. Isso cria um componente que é feito inteiramente de metal. O processo é tão sofisticado que os pesquisadores podem imprimir ímãs com alta densidade relativa e, ao mesmo tempo, controlar sua microestrutura. “A combinação dessas duas propriedades garante o uso eficiente dos materiais, porque podemos adaptá-las exatamente à respectiva aplicação”, afirma Siegfried Arneitz e Mateusz Skalon, daInstituto de Ciência dos Materiais, Tecnologia de Conexão e Tecnologia de Formação na Universidade de Tecnologia de Graz .
O grupo de pesquisa inicialmente se concentrou na produção de ímãs de neodímio-ferro-boro (ímãs de NdFeB). O neodímio pertence ao grupo das chamadas terras raras e, por suas propriedades químicas, forma a base de muitos ímãs permanentes fortes, insubstituíveis em computadores, smartphones e outras aplicações importantes.Os pesquisadores descrevem seu trabalho em detalhes no Journal Materials . No entanto, também existem aplicações como freios elétricos, interruptores magnéticos ou certos sistemas de motores elétricos nos quais a força magnética dos ímãs de NdFeB não é necessária e também não é desejada.
Procura de alternativas para metais de terras raras
Siegfried Arneitz, um estudante de doutorado no Instituto de Ciência dos Materiais, esta trabalhando em ímãs impressos em 3D – aproveitando os resultados de pesquisas anteriores. Arneitz se dedica à impressão 3D de ímãs à base de ferro e cobalto (ímãs de Fe-Co). Essas são alternativas promissoras aos ímãs de NdFeB. Em dois aspectos: a mineração de terras raras é complexa e não muito sustentável; a reciclagem desses metais ainda está em sua infância. Os ímãs à base de Fe-Co, por outro lado, são muito menos prejudiciais ao meio ambiente.
Além disso, os metais de terras raras perdem suas propriedades magnéticas com o aumento da temperatura, enquanto as ligas especiais à base de Fe-Co mantêm seu desempenho magnético mesmo a temperaturas de 200 a 400 graus Celsius e são caracterizadas por boa estabilidade de temperatura.
Os primeiros resultados deixam Arneitz confiante: “ Cálculos teóricos anteriores mostraram que as propriedades magnéticas desses materiais podem ser aumentadas em duas a três vezes. Com a liberdade de design que a impressão 3D oferece, estamos confiantes de que podemos nos aproximar desse objetivo. Em cooperação com vários institutos, continuaremos a trabalhar nesse tópico, a fim de oferecer materiais magnéticos alternativos para as áreas em que os ímãs de neodímio-ferro-boro não são necessários “.
Fonte: Universidade de Tecnologia de Graz TU Graz
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