近日，奧地利維也納工業(yè)大學(xué)(TU Wien)的研究人員設(shè)計(jì)出一種用3D打印機(jī)制造永久性磁體的方法。該方法允許3D打印出對磁傳感器和其他設(shè)備非常有用的、具有精準(zhǔn)的定制化磁場的復(fù)雜形狀。

然而，到目前為止，3D打印出真正準(zhǔn)確無誤的磁體還是很困難的。為了控制磁體的磁場，磁體必須要有一個(gè)復(fù)雜的幾何形狀。這種形狀可在電腦上用CAD軟件來設(shè)計(jì)，但事實(shí)證明制造出具體的東西還是有難度的。

維也納工業(yè)大學(xué)的基督教多普勒高級磁傳感和材料實(shí)驗(yàn)室(Christian-Doppler Advanced Magnetic Sensing and Materials laboratory)主任Dieter Süss說：“磁場的強(qiáng)度不是唯一的因素。我們經(jīng)常需要特殊的磁場，其磁場線要以一種特定的方式來排列。”

生產(chǎn)這種磁體的方式之一是通過使用注塑成型，但制造模具本身是一個(gè)耗時(shí)的過程，并且如果需要的數(shù)量不多，那么制造成本會很高。

隨著時(shí)間的推移，3D打印在許多應(yīng)用中已經(jīng)取代了注塑成型，而磁體生產(chǎn)也是其中的應(yīng)用之一。維也納工業(yè)大學(xué)的研究人員已經(jīng)成功地用一臺Builder 3D打印機(jī)和一種特制的、由磁性微粒與聚合物粘結(jié)材料組成的線材3D打印出磁性物體。

首先，他們會借助一個(gè)數(shù)字3D模型一層一層地打印出具有特定幾何形狀的對象，打印材料由90%左右的磁性材料和10%的塑料組成，但這只是個(gè)開始。由于3D打印對象是用處于未磁化狀態(tài)的顆粒制成的，所以它本身還不具磁性。

打印完成后，對象本身需要暴露在一個(gè)強(qiáng)大的外部磁場中，該磁場會將該打印件轉(zhuǎn)變成永久性的磁體。“這種方法允許我們處理各種磁性材料，如特強(qiáng)釹鐵硼磁體，”Süss解釋說，“現(xiàn)在我們可用電腦快速而精準(zhǔn)地進(jìn)行磁體設(shè)計(jì)，其大小從幾厘米到數(shù)分米不等，其精度則在1毫米以下。”

這個(gè)快速而低成本的新型磁體3D打印工藝可為科學(xué)家開辟幾種新的可能性，包括在單個(gè)磁體內(nèi)使用不同的材料以在強(qiáng)磁和弱磁之間形成一個(gè)平滑的過渡。“現(xiàn)在我們將測試我們能走多遠(yuǎn)，”Süss總結(jié)說，“3D打印無疑為磁鐵設(shè)計(jì)帶來了一些我們曾經(jīng)夢想的東西。”