新創(chuàng)新工藝!冷噴涂3D打印工藝帶來電機磁體新設計
加拿大國家研究委員會(NRC)開發(fā)出一種用于制造電機永磁體的冷噴涂增材制造工藝,不僅能使成本降低,還能帶來新的設計。
電機使用的高性能永磁體在施加電力時會使電機旋轉。一般來說,這些電機是使用粉末壓實(燒結磁體)或注塑(粘結磁體)等工藝制作的。但是,這些流程耗時長、花費高,而且形狀范圍也是有限的。
NRC研究人員伯尼爾和拉瑪力想要通過研發(fā)用于生產(chǎn)電機永磁體的冷噴涂增材制造工藝來消除粉末壓實和注塑的障礙。他們的技術將所有生產(chǎn)流程合并為一個,為制造商節(jié)省時間和成本。
在冷噴涂增材制造或3D打印的過程中,細粉材料在高速壓縮氣體射流中加速,并導向目標。這個目標是指需要后續(xù)處理或調整的現(xiàn)有部件,或用于加工新部件的毛坯。3D打印的部分將根據(jù)數(shù)字指令控制的噴霧方向,逐層建立。
那么為什么磁鐵要使用冷噴涂工藝呢?據(jù)NRC的研究人員表示,這種工藝的累積率是非常高的,每小時可以剝落幾公斤的磁鐵。其次,這些3D打印磁體的機械性能和熱性能也非常優(yōu)越。
這要歸功于冷噴涂沉積的速度,通過與混合物中不存在的聚合物相結合,賦予了磁體固有的機械性能,例如增加的導熱性(優(yōu)化溫度控制)、抗腐蝕性以及氧化功能。
冷噴涂3D打印的另一個優(yōu)點是零件表面和磁性材料之間的附著力非常好。因為沒有粘合劑或裝配,所以這個粘合力非常強。
最后,由于冷噴涂3D打印是一個增材制造的過程,因此許多使用壓縮和成型等技術無法實現(xiàn)的設計,都可以用這種3D打印工藝實現(xiàn)。
NRC的研究人員印制了幾個原型磁體,他們認為有幾種方法可以用來改善電機設計。今后還可以開發(fā)軟磁材料來擴大該工藝的加工范圍。
伯尼爾表示:“這項技術將為未來創(chuàng)造更緊湊、性能更好的電機,而且3D打印還具有非常顯著的優(yōu)勢,如降低成本、優(yōu)化熱管理、制作出更復雜的幾何形狀和功能?!?/span>