Kostengünstig: Maßgeschneiderte Magnete aus dem 3D-Drucker

24. Oktober 2016, 11:41
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An der TU Wien wurden erstmals komplex geformte Dauermagnete im 3D-Drucker erzeugt

Wien – Für bestimmte Anwendungen werden Dauermagnete mit speziellen, maßgeschneiderten Magnetfeldern benötigt. Dazu müssen raffiniert geformte Magnete hergestellt werden – was relativ aufwendig ist. Am Christian-Doppler (CD) Labor "Advanced Magnetic Sensing and Materials" an der Technischen Universität (TU) Wien ist es nun gelungen, komplex geformte Magnete im 3D-Drucker herzustellen.

Beispielsweise für Magnetsensoren werden spezielle Magnetfelder benötigt, deren Feldlinien auf ganz bestimmte Weise angeordnet sind. Als Beispiel nennt der Leiter des CD-Labors, Dieter Süss, ein Magnetfeld, das in einer Richtung ziemlich konstant ist, dessen Stärke sich aber entlang einer anderen Richtung stark verändert. Solche Magnete werden am Computer entworfen und die Form so lange angepasst, bis das Magnetfeld alle gewünschten Anforderungen erfüllt.

Gussformen einsparen

Herstellen lassen sich solche komplexen Magnete beispielsweise im Spritzgussverfahren. Doch dafür muss eine eigene Gussform hergestellt werden, was sich für die Produktion kleiner Stückzahlen kaum lohnt. Die Wiener Forscher haben daher ein Verfahren für einen Magnet-Drucker entwickelt, der ähnlich funktioniert wie herkömmliche 3D-Drucker, die Kunststoffstrukturen erzeugen, berichten sie im Fachjournal "Applied Physics Letters".

Sie verwenden dazu einen günstigen 3D-Drucker und speziell hergestellte Schnüre aus magnetischem Mikro-Granulat, das von einem Kunststoff-Bindematerial zusammengehalten wird. Im Drucker wird das Material erhitzt und mit einer Düse Punkt für Punkt an den richtigen Stellen aufgebracht. So entsteht ein dreidimensionales Objekt, das zu rund 90 Prozent aus magnetischem Material und zu zehn Prozent aus Kunststoff besteht.

Sanfter Übergang

Das Granulat wird zunächst in unmagnetisiertem Zustand eingebracht. Erst das fertige Objekt wird einem starken äußeren Magnetfeld ausgesetzt und so zum Dauermagneten gemacht. Die am Computer entworfenen Magnetdesigns können im 3D-Drucker mit einer Genauigkeit von weit unter einem Millimeter in einem Größenbereich von wenigen Zentimetern bis zu Dezimetern umgesetzt werden.

Im Magnet-Drucker lassen sich auf diese Weise unterschiedliche magnetische Materialien verarbeiten, auch die besonders starken Neodym-Eisen-Bor-Magnete, so Süss. Zudem eröffne das neue Verfahren neue Möglichkeiten, etwa die Verarbeitung unterschiedlicher Materialien in einem Magneten und damit ein sanfter Übergang zwischen starkem und schwachem Magnetismus. (APA, red, 24.10.2016)

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