Можно ли напечатать сердечник двигателя на 3D-принтере?Новый прогресс в исследовании магнитопроводов двигателей Магнитопровод представляет собой листовой магнитный материал с высокой магнитной проницаемостью.Они обычно используются для управления магнитным полем в различных электрических системах и машинах, включая электромагниты, трансформаторы, двигатели, генераторы, индукторы и другие магнитные компоненты. До сих пор 3D-печать магнитных сердечников была сложной задачей из-за сложности поддержания эффективности сердечника.Но теперь исследовательская группа разработала комплексный процесс аддитивного производства на основе лазера, который, по их словам, может производить продукты, которые магнитно превосходят магнитомягкие композиты. ©Технический документ 3D Science Valley
3D-печать электромагнитных материалов
Аддитивное производство металлов с электромагнитными свойствами является новой областью исследований.Некоторые команды разработчиков двигателей разрабатывают и интегрируют свои собственные компоненты, напечатанные на 3D-принтере, и применяют их в системе, а свобода проектирования является одним из ключей к инновациям. Например, 3D-печать функциональных сложных деталей с магнитными и электрическими свойствами может проложить путь к созданию специальных встраиваемых двигателей, приводов, схем и коробок передач.Такие машины можно производить на цифровых производственных предприятиях с меньшими затратами на сборку, постобработку и т. д., поскольку многие детали печатаются на 3D-принтере.Но по разным причинам идея 3D-печати крупных и сложных компонентов двигателей не была реализована.Главным образом потому, что к устройству предъявляются определенные сложные требования, такие как небольшие воздушные зазоры для увеличения удельной мощности, не говоря уже о проблеме компонентов из нескольких материалов.До сих пор исследования были сосредоточены на более «базовых» компонентах, таких как напечатанные на 3D-принтере магнитомягкие роторы, медные катушки и теплопроводники из оксида алюминия.Конечно, магнитомягкие сердечники также являются одним из ключевых моментов, но наиболее важным препятствием, которое необходимо решить в процессе 3D-печати, является то, как минимизировать потери в сердечнике.
▲Таллиннский технологический университет
Выше представлен набор напечатанных на 3D-принтере образцов кубиков, демонстрирующих влияние мощности лазера и скорости печати на структуру магнитного сердечника.
Оптимизированный рабочий процесс 3D-печати
Чтобы продемонстрировать оптимизированный рабочий процесс 3D-печати магнитных сердечников, исследователи определили оптимальные параметры процесса для применения, включая мощность лазера, скорость сканирования, расстояние между штрихами и толщину слоя.И влияние параметров отжига было изучено для достижения минимальных потерь постоянного тока, квазистатических, гистерезисных потерь и максимальной проницаемости.Оптимальная температура отжига составила 1200°C, максимальная относительная плотность составила 99,86%, наименьшая шероховатость поверхности составила 0,041 мм, наименьшие потери на гистерезис составили 0,8 Вт/кг, а предел текучести составил 420 МПа. ▲Влияние подвода энергии на шероховатость поверхности магнитопровода, напечатанного на 3D-принтере
Наконец, исследователи подтвердили, что лазерное аддитивное производство металлов является возможным методом 3D-печати материалов магнитных сердечников двигателей.В ходе будущих исследований ученые намерены охарактеризовать микроструктуру детали, чтобы понять размер и ориентацию зерен, а также их влияние на проницаемость и прочность.Исследователи также продолжат изучать способы оптимизации геометрии ядра, напечатанной на 3D-принтере, для повышения производительности.
Время публикации: 03 августа 2022 г. 