3D打印磁體：怎樣才能制備具有特定磁場的磁體呢？

　　今天，制造強磁體在技術(shù)上已經(jīng)不是什么問題了。但是，要制造具有特定的預(yù)先設(shè)計形狀的磁場的永磁體還是一件困難的事。也就是，直到現(xiàn)在，得益于維也納技術(shù)大學(xué)設(shè)計的這一新的解決方案：我們才能史上第一次用3D打印機制造出永磁體。這使得我們可以制作例如在磁傳感器中所需的具有復(fù)雜外形和精確的定制化磁場的磁體。

　　在計算機上設(shè)計

　　“磁場的強度并不是唯一的要素，”維也納技術(shù)大學(xué)Christian-Doppler先進磁傳感及其材料實驗室的主任Dieter SüSS說。“我們通常需要特定的磁場，其磁力線以一個特別的方式進行排列——例如磁場在某一方向上相對恒定，但在另一個方向上強度變化。

　　為了達到這樣的要求，磁體必須制造成一個復(fù)雜的幾何形狀。“可以在電腦上對磁體進行設(shè)計，調(diào)整其形狀直到其滿足我們所需要的磁場，”Dieter Süss研究組里的博士生Christian Huber解釋說。

　　但是，就算你已經(jīng)設(shè)計好了所需要的幾何形狀，你又要怎樣去實現(xiàn)你的設(shè)計呢?注塑成型工藝是一種方案，但這需要費時費錢地制作模具，這使得這種方案對于小批量的生產(chǎn)來說顯得很不劃算。

　　聚合物基體中的微小磁性粒子

　　現(xiàn)在，有了一個更簡單的方法：維也納技術(shù)大學(xué)制作了第一臺可用于生產(chǎn)磁性材料的3D打印機。制備塑料結(jié)構(gòu)的3D打印機的出現(xiàn)已經(jīng)有一段時間了，磁體打印機的原理和它們差不多。不同之處是，磁體打印機使用特制的由聚合物粘結(jié)材料將磁性微顆粒粘合在一起形成的絲。打印機對該材料進行加熱，并將其用噴嘴逐點噴在所需的位置上。其結(jié)果是得到了一個由大約90%的磁性材料和10%的塑料組成的三維物體。

　　然而，最終的產(chǎn)品現(xiàn)在還是沒有磁性的，這是因為顆粒的部署方式是一種非磁化的狀態(tài)。在該過程的最后一步，完成的樣品被置于一個強大的外部磁場中，將其轉(zhuǎn)換成永磁體。

　　“這種方法使我們能夠加工各種各樣的磁性材料，例如特別強的釹鐵硼磁體，”Dieter Süss解釋說。“計算機設(shè)計的磁體現(xiàn)在可以快速而準確地實現(xiàn)了——尺寸范圍可以從幾厘米到幾分米，精度達到了一個毫米。”

　　一個全新的充滿可能性的世界

　　這個工藝不僅快速和便宜，它還開辟了用別的技術(shù)無法想象的新的可能性：例如，你可以在同一個磁體中使用不同的材料，來在強磁體和弱磁體之間產(chǎn)生一個平緩的過渡。“現(xiàn)在我們將試驗我們能走多遠的極限——但現(xiàn)在可以肯定的是，3D打印給磁體的設(shè)計帶來了一些我們以前只能夢想的東西，”Dieter Süss宣稱。