Kan de motorkern ook 3D-geprint worden?Nieuwe vooruitgang in de studie van magnetische motorkernen De magnetische kern is een velvormig magnetisch materiaal met een hoge magnetische permeabiliteit.Ze worden vaak gebruikt voor magnetische veldgeleiding in verschillende elektrische systemen en machines, waaronder elektromagneten, transformatoren, motoren, generatoren, inductoren en andere magnetische componenten. Tot nu toe was het 3D-printen van magnetische kernen een uitdaging vanwege de moeilijkheid om de kernefficiëntie te behouden.Maar een onderzoeksteam heeft nu een uitgebreide lasergebaseerde additieve productieworkflow bedacht die volgens hen producten kan produceren die magnetisch superieur zijn aan zachtmagnetische composieten. ©3D Science Valley-witboek
3D-printen van elektromagnetische materialen
Additieve productie van metalen met elektromagnetische eigenschappen is een opkomend onderzoeksgebied.Sommige R&D-teams op motorgebied ontwikkelen en integreren hun eigen 3D-geprinte componenten en passen deze toe op het systeem, en ontwerpvrijheid is een van de sleutels tot innovatie. Het 3D-printen van functionele, complexe onderdelen met magnetische en elektrische eigenschappen zou bijvoorbeeld de weg kunnen vrijmaken voor op maat gemaakte ingebedde motoren, actuatoren, circuits en versnellingsbakken.Dergelijke machines kunnen worden geproduceerd in digitale productiefaciliteiten met minder assemblage en nabewerking enz., aangezien veel onderdelen in 3D worden geprint.Maar om verschillende redenen is de visie van het 3D-printen van grote en complexe motorcomponenten niet werkelijkheid geworden.Vooral omdat er aan de apparaatzijde bepaalde uitdagende eisen zijn, zoals kleine luchtspleten voor een grotere vermogensdichtheid, om nog maar te zwijgen van de kwestie van componenten die uit meerdere materialen bestaan.Tot nu toe heeft het onderzoek zich geconcentreerd op meer ‘basic’ componenten, zoals 3D-geprinte zachtmagnetische rotors, koperen spoelen en warmtegeleiders van aluminiumoxide.Natuurlijk zijn zachtmagnetische kernen ook een van de belangrijkste punten, maar het belangrijkste obstakel dat moet worden opgelost in het 3D-printproces is hoe het kernverlies kan worden geminimaliseerd.
▲Technische Universiteit van Tallinn
Hierboven ziet u een reeks 3D-geprinte voorbeeldkubussen die het effect van laservermogen en printsnelheid op de structuur van de magnetische kern laten zien.
Geoptimaliseerde 3D-printworkflow
Om de geoptimaliseerde 3D-geprinte magnetische kernworkflow te demonstreren, bepaalden de onderzoekers de optimale procesparameters voor de toepassing, waaronder laservermogen, scansnelheid, arceringsafstand en laagdikte.En het effect van gloeiparameters werd bestudeerd om minimale DC-verliezen, quasi-statische verliezen, hysteresisverliezen en de hoogste permeabiliteit te bereiken.De optimale gloeitemperatuur werd bepaald op 1200°C, de hoogste relatieve dichtheid was 99,86%, de laagste oppervlakteruwheid was 0,041 mm, het laagste hysteresisverlies was 0,8 W/kg en de uiteindelijke vloeigrens was 420 MPa. ▲Het effect van energie-input op de oppervlakteruwheid van de 3D-geprinte magnetische kern
Ten slotte bevestigden de onderzoekers dat lasergebaseerde metaaladditieve productie een haalbare methode is voor het 3D-printen van magnetische kernmaterialen voor motoren.In toekomstig onderzoek willen de onderzoekers de microstructuur van het onderdeel karakteriseren om de korrelgrootte en korreloriëntatie te begrijpen, en hun effect op de permeabiliteit en sterkte.De onderzoekers zullen ook verder onderzoeken hoe de 3D-geprinte kerngeometrie kan worden geoptimaliseerd om de prestaties te verbeteren.
Posttijd: 03 augustus 2022 