Чи можна також надрукувати серцевину двигуна на 3D?Нові успіхи у вивченні магнітопроводів двигунів Магнітопровод - це листовий магнітний матеріал з високою магнітною проникністю.Вони зазвичай використовуються для наведення магнітного поля в різних електричних системах і машинах, включаючи електромагніти, трансформатори, двигуни, генератори, індуктори та інші магнітні компоненти. Поки що тривимірний друк магнітних сердечників був проблемою через складність підтримки ефективності сердечника.Але зараз дослідницька група розробила комплексний робочий процес адитивного виробництва на основі лазера, який, за їхніми словами, може виробляти продукти, які магнітно перевершують магнітно-м’які композити. ©Біла книга 3D Science Valley
3D друк електромагнітних матеріалів
Адитивне виробництво металів з електромагнітними властивостями є новим напрямком досліджень.Деякі дослідницькі групи двигунів розробляють та інтегрують власні 3D-друковані компоненти та застосовують їх у системі, а свобода дизайну є одним із ключів до інновацій. Наприклад, 3D-друк функціональних складних деталей з магнітними та електричними властивостями може прокласти шлях для вбудованих двигунів, приводів, схем і коробок передач.Такі машини можна виробляти на цифрових виробничих потужностях з меншою кількістю складання та постобробки тощо, оскільки багато деталей друкуються на 3D.Але з різних причин бачення 3D-друку великих і складних компонентів двигуна не здійснилося.Головним чином тому, що до пристроїв висуваються певні складні вимоги, наприклад невеликі повітряні зазори для збільшення щільності потужності, не кажучи вже про проблему компонентів із багатьох матеріалів.Поки що дослідження зосереджені на більш «базових» компонентах, таких як надруковані на 3D-принтері м’які магнітні ротори, мідні котушки та теплопровідники з оксиду алюмінію.Звичайно, м’які магнітні сердечники також є одним із ключових моментів, але найважливіша перешкода, яку потрібно вирішити в процесі 3D-друку, полягає в тому, як мінімізувати втрати в сердечнику.
▲Талліннський технологічний університет
Вище наведено набір 3D-друкованих зразків кубів, які показують вплив потужності лазера та швидкості друку на структуру магнітного сердечника.
Оптимізований робочий процес 3D-друку
Щоб продемонструвати оптимізований робочий процес 3D-надрукованого магнітного сердечника, дослідники визначили оптимальні параметри процесу для застосування, включаючи потужність лазера, швидкість сканування, відстань штрихів і товщину шару.І вплив параметрів відпалу було вивчено для досягнення мінімальних втрат постійного струму, квазістатичних, гістерезисних втрат і найвищої проникності.Оптимальна температура відпалу була визначена як 1200°C, найвища відносна густина становила 99,86%, найменша шорсткість поверхні становила 0,041 мм, найменші втрати на гістерезис становили 0,8 Вт/кг, а межа текучості становила 420 МПа. ▲Вплив вкладеної енергії на шорсткість поверхні 3D-друкованого магнітного сердечника
Нарешті, дослідники підтвердили, що виробництво металевих добавок на основі лазера є можливим методом для 3D-друку матеріалів магнітного сердечника двигуна.У майбутніх дослідженнях дослідники мають намір охарактеризувати мікроструктуру деталі, щоб зрозуміти розмір і орієнтацію зерен, а також їхній вплив на проникність і міцність.Дослідники також далі вивчатимуть способи оптимізації геометрії ядра, надрукованої на 3D, для підвищення продуктивності.
Час публікації: 3 серпня 2022 р 