हम एक 3D प्रिंटर पर दिए गए आकार के मैग्नेट प्रिंट करते हैं

मुद्रित छोटे कप

चुंबक पारंपरिक मैग्नेट पारंपरिक रूप से सिंटरिंग द्वारा बनाए जाते हैं। इससे उनका आकार सीमित हो जाता है। उत्पादों को विकसित करते समय, इंजीनियरों और डिजाइनरों को उपलब्ध आकृतियों के मैग्नेट के बीच चयन करना होता है।

दूसरी ओर, बहुलक मैग्नेट (पॉलीमैग्नेट्स) हाल ही में दिखाई दिए हैं। वे चुंबकीय एनडीएफबी पाउडर (लगभग 45 माइक्रोन के ग्रेन्युल व्यास) और प्लास्टिक या रबर के मिश्रण का उपयोग करते हैं, और इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा बनाए जाते हैं। इन चुम्बकों का आकार लगभग मनमाना होता है। वास्तव में, आप चुंबकीय क्षेत्र के आकार को पूर्व-कार्यक्रम कर सकते हैं - और अपने डिजाइन के लिए आवश्यक आकार का एक स्थायी चुंबक बना सकते हैं। यह तकनीक पहले से ही उद्योग में उपयोग की जाती है, और मैग्नेट का उपयोग विभिन्न चाल के लिए भी किया जाता है ।

पॉलिमर मैग्नेट में एक खामी है। तकनीकी और आर्थिक कारणों से, वे आइसोट्रोपिक पाउडर से बने होते हैं, इसलिए, ऐसे मैग्नेट का बल - मान (बीएच) ^{अधिकतम} - साधारण मैग्नेट की ताकत से दो या अधिक बार कम होता है। बेहतर गुणों के साथ एक चुंबकीय पाउडर का उपयोग करना संभव होगा, लेकिन इस मामले में ऐसे मैग्नेट के उत्पादन की आर्थिक भावना खो जाती है, क्योंकि उनकी लागत बहुत बढ़ जाती है, और हर किसी को एक वृद्धि (BH) ^{अधिकतम} , यानी एक मजबूत चुंबक की आवश्यकता नहीं होती है। हालाँकि, यह उस बारे में नहीं है।

आज तक, एक जटिल संरचना के साथ बहुलक मैग्नेट के उत्पादन के लिए कोई टुकड़ा करने योग्य तकनीक नहीं है। वियना तकनीकी विश्वविद्यालय के इंजीनियरों के लिए धन्यवाद, इस क्षेत्र में पहला काम दिखाई दिया। मैग्नेट के निर्माण के लिए, इंजीनियरों ने 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग किया (और गुणवत्ता की तुलना करने के लिए, पारंपरिक इंजेक्शन मोल्डिंग का भी उपयोग किया गया था)।


एक प्रिंटर के बगल में वियना तकनीकी विश्वविद्यालय के इंजीनियरों, चुंबकीय क्षेत्र की गणना करने के लिए एक कंप्यूटर, एक 3 डी प्रिंटर और

3 डी प्रिंटिंग और इंजेक्शन मोल्डिंग के लिए एक बहुलक चुंबक मुद्रण के लिए एक धागा एक वाणिज्यिक नियोफ़र 25 / 60p मिश्रण को संसाधित करके बनाया जाता है । इस पाउडर में, NdFeB कणों को पॉलियामाइड 11 में मिलाया जाता है, जो माइक्रोस्कोप से तस्वीर में स्पष्ट रूप से दिखाई देता है।


एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप

पॉलियामाइड 11 में पाउडर नियोफ़र 25 / 60p - बढ़ी हुई लोच के साथ संरचनात्मक प्लास्टिक, बस आपको क्या चाहिए। पाउडर में, एनडीएफईबी कणिकाओं को यादृच्छिक रूप से मिश्रित किया जाता है, जो चुंबक के आइसोट्रोपिक गुणों की ओर जाता है।

सामग्री के गुणों को तालिका में दिखाया गया है: शुरुआती पाउडर, 3 डी प्रिंटिंग के लिए मिश्रण और ढलाई के लिए मिश्रण।



स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करने वाले एक अध्ययन से पता चला है कि नियोफ़र 25/60 पी पाउडर के कणिकाओं में एनडीएफईबी कणों का गोलाकार आकार लगभग 50 μ 20 माइक्रोन है। 3 डी प्रिंटिंग के लिए, सामग्री प्रारंभिक परमाणुकरण और गर्मी उपचार के अधीन थी। यही है, sifted और वार्म अप। पांच-मिलीमीटर नियोफ़र 25 / 60p कणिकाओं को तब 1.75 imeter 0.1 मिमी के वांछित व्यास के यार्न में काट दिया गया था।



इंजीनियरों ने बिल्डर 3 डी प्रिंटर को चुना हैडच कंपनी कोड पी। द्वारा निर्मित यह एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध मॉडल है जो कि सबसे छोटे मॉडल के लिए € 1,675 से लेकर सबसे बड़े € 3,750 तक के मूल्य पर इंटरनेट पर बेचा जाता है। वैज्ञानिकों को 220 × 210 × 164 मिमी के कार्य क्षेत्र और 0.05-0.3 मिमी की परत की मोटाई के साथ मॉडल पसंद आया। नोजल का व्यास 0.4 मिमी है। 1.75 मिमी व्यास वाले थ्रेड्स इसमें लोड किए गए थे। जाहिर है, हमने तालिका में संकेतित इष्टतम प्रिंट पैरामीटर निर्धारित किए।



इस पद्धति का उपयोग करते हुए, इंजीनियरों ने पूर्व-परिकलित चुंबकीय क्षेत्र के साथ दिए गए आकार के एक चुंबक को मुद्रित किया।



चुंबक के डिजाइन की गणना मैक्सवेल समीकरणों को हल करके की गई थी, जैसा कि आइसोट्रोपिक स्थायी मैग्नेट ( 1 , 2 ) के मैक्रोस्कोपिक सिमुलेशन पर ब्रुकनर और सहयोगियों के वैज्ञानिक पत्रों में वर्णित है ।



प्रारंभ में, उत्पाद में एक चुंबकीय क्षेत्र नहीं था, लेकिन इसे चुंबकित किया गया था - इसे 4 टी के प्रेरण के साथ चुंबकीय क्षेत्र में कुंडल के अंदर रखा गया था।

प्रयोग के परिणामों की जांच करने के लिए, चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति और प्रत्यक्षता, हॉल सेंसर के साथ एक उपकरण manufactured 130 एमटी की मापने की सीमा के साथ निर्मित और कैलिब्रेट किया गया था। इसने चुंबक के बाहर चुंबकीय क्षेत्र के 3 डी आकार को मापना संभव बना दिया। आकार लगभग एक कंप्यूटर सिमुलेशन से एक आदर्श चुंबक के क्षेत्र की गणना आकार के साथ मेल खाता है।


सभी कुल्हाड़ियों के साथ वास्तविक और गणना चुंबकीय क्षेत्रों की तुलना

7 × 5 × 5.5 मिमी के आकार के साथ जटिल आकार का उत्पाद 0.8 मिमी की तत्व मोटाई के साथ 0.1 मिमी की ऊँचाई में मुद्रित होता है। परिणामस्वरूप चुंबक की ताकत इंगित करती है कि 3 डी प्रिंटिंग जटिल आकृतियों के साथ स्थायी मैग्नेट के निर्माण के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है। ऐसे मैग्नेट इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा एक ही सामग्री से बने बहुलक मैग्नेट के लिए उनके गुणों में नीच नहीं हैं। इसके अलावा, उनके पास कम द्रव्यमान है।

शोधकर्ताओं ने ध्यान दिया कि कुछ उपकरणों को एक विशेष आकार के स्थायी चुंबक की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, एक चुंबक जो एक दिशा में एक मजबूत क्षेत्र का उत्पादन करता है, लेकिन रूढ़िवादी दिशा में जितना संभव हो उतना कमजोर क्षेत्र।

सबसे उल्लेखनीय बात यह है कि वर्णित विधि का उपयोग करके, हम न केवल मनमाने आकार के मैग्नेट का उत्पादन कर सकते हैं, बल्कि विभिन्न प्रकार की सामग्रियों का भी उपयोग कर सकते हैं: नरम चुंबकीय मिश्र धातुओं से लेकर कठिन चुंबकीय एनडीएफबी या फेराइट मिश्र धातुओं तक।

विशेष रूप से चयनित चुंबकीय गुणों वाली सामग्रियों से किसी भी आकार के आपकी कार्यशाला के मैग्नेट में स्थानीय रूप से प्रिंट करने की क्षमता आपको मैग्नेट बनाने की अनुमति देती है जो बिक्री पर नहीं हैं। और जो आम तौर पर पारंपरिक उत्पादन विधियों द्वारा उत्पादित करना असंभव है।

ऑस्ट्रियाई विशेषज्ञों का वैज्ञानिक कार्य 17 अक्टूबर 2016 को एप्लाइड फिजिक्स लेटर्स (doi: 10.1063 / 1.4964856) पत्रिका में प्रकाशित हुआ था ।

Source: https://habr.com/ru/post/hi398713/