3D打印可用磁铁塑造任何形状

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2016
10/28
16:51
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       传统制作磁铁的工艺有注塑、烧结和粘结。而如今,维也纳科技大学的研究人员已经研制出一种3D打印技术可以打印任意形状的磁铁。  
磁场的强度并不是唯一的因素,科学家想要一种特殊的磁场,磁感线将以一种特定方式排布,当该磁场在某个方向上将保持相对稳定,但在另一个方向上磁场强度就将发生改变。  

       要做出一块这样的磁铁,研究人员首先在电脑上创建了一个数字模型,然后打印机根据设计一层层地打印出该磁铁的实体结构。
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       这种3D打印所用的材料成分由90%的磁性颗粒材料和10%的聚合物粘结剂组成,通过3D打印机热挤压成型。此时的含磁性微颗粒高分子聚合物还处于未磁化的状态,还要放到一个强磁场中进行磁化,将其变成一个永久磁铁。
这一技术不仅可以用于打印出各种形状不同的磁铁,它还可以让不同类型的磁性材料被打印成一个磁铁,也就是说,一个磁铁不同区域可能会拥有强弱不同的磁性。目前已经有许多国家在做这种尝试,但是客观来讲,3D打印真正的进步还是在材料领域。因为在过去的几年中,仅仅是在桌面3D打印领域,我们就已经看到有各种各样、层出不穷的新颖材料,比如导电线材、木基线材及变色线材等。而在这一方面走在最前沿的是生产Proto-pasta系列线材的ProtoPlant公司(ProtoPlant提供了各种各样的特种线材,从导电性的PLA到碳纤维以及不锈钢,甚至还包括了磁铁复合材料等)。

       最近,有一名运行着一家名为LaserHacker网站的创客,他获得了一卷Proto-pasta磁铁复合线材。他利用这卷线材3D打印出了一个可用的电源变压器。
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       我们都知道,变压器是一种利用电磁感应原理在不同电路之间传输能量的装置,所以,如果3D打印变压器的想法得以实现的话,就意味着人们在朝着3D打印电子产品的方向上又迈进了一大步。

       “磁铁复合线材的磁性很强。”LaserHacker解释说,“它有一些非常有趣的性质。尽管它是强磁性体,但是我在测试过程中发现,它不能成为一个强电磁铁。我认为,这是由于它的低渗透率,铁在整个PLA里面是分散的,打印出来时可以形成各种形状,但是也阻碍了它将磁通量集中成为一个强磁场的主要原因。”

       虽然不能通过磁铁复合线材制造出一个电磁铁,但是LaserHacker还是用这种材料打造出了一个可用的3D打印变压器。他设计了一个线圈,然后在这个线圈是空心的时候测试了它的电流消耗,然后把这个线圈放到3D打印的变压器里面,再次进行测试。在这个过程中,3D打印的变压器是否真的对线圈的效率产生了影响,LaserHacker能够看到。

       根据LaserHacker的实验发现,当3D打印的变压器包裹在线圈周围时,它确实改变了线圈的效率,线圈中的电流有一个明显的下降。但是值得注意的是,在实验的时候最好不要加太强的电流,因为这将会使其加热升温,甚至有可能熔化掉磁铁PLA材料。
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       “这种磁铁复合线材值得我们去尝试,因为它可以用来验证一些新奇的想法。”LaserHacker说。
LaserHacker用了几个灯泡来试验变压器的工作效果,从LCD到普通白炽灯泡,甚至CFL灯泡,都能完好运行,这证明了3D打印变压器可以工作得相当好。

       LaserHacker说,3D打印变压器对他来说这仅仅是个开始,他还将继续使用Proto-pasta线材进行实验,在不久的将来,他还会尝试使用ProtoPlant公司的导电PLA线材进行电路打印。
文章来源:www.hnlxzn.com

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