3D打印磁體：怎樣才能制備具有特定磁場的磁體呢？

　　今天，制造強磁體在技術(shù)上已經(jīng)不是什么問題了。但是，要制造具有特定的預先設(shè)計形狀的磁場的永磁體還是一件困難的事。也就是，直到現(xiàn)在，得益于維也納技術(shù)大學設(shè)計的這一新的解決方案：我們才能史上第一次用3D打印機制造出永磁體。這使得我們可以制作例如在磁傳感器中所需的具有復雜外形和精確的定制化磁場的磁體。

　　在計算機上設(shè)計

　　“磁場的強度并不是唯一的要素，”維也納技術(shù)大學Christian-Doppler先進磁傳感及其材料實驗室的主任Dieter SüSS說。“我們通常需要特定的磁場，其磁力線以一個特別的方式進行排列——例如磁場在某一方向上相對恒定，但在另一個方向上強度變化。

　　為了達到這樣的要求，磁體必須制造成一個復雜的幾何形狀。“可以在電腦上對磁體進行設(shè)計，調(diào)整其形狀直到其滿足我們所需要的磁場，”Dieter Süss研究組里的博士生Christian Huber解釋說。

　　但是，就算你已經(jīng)設(shè)計好了所需要的幾何形狀，你又要怎樣去實現(xiàn)你的設(shè)計呢?注塑成型工藝是一種方案，但這需要費時費錢地制作模具，這使得這種方案對于小批量的生產(chǎn)來說顯得很不劃算。

　　聚合物基體中的微小磁性粒子

　　現(xiàn)在，有了一個更簡單的方法：維也納技術(shù)大學制作了第一臺可用于生產(chǎn)磁性材料的3D打印機。制備塑料結(jié)構(gòu)的3D打印機的出現(xiàn)已經(jīng)有一段時間了，磁體打印機的原理和它們差不多。不同之處是，磁體打印機使用特制的由聚合物粘結(jié)材料將磁性微顆粒粘合在一起形成的絲。打印機對該材料進行加熱，并將其用噴嘴逐點噴在所需的位置上。其結(jié)果是得到了一個由大約90%的磁性材料和10%的塑料組成的三維物體。

　　然而，最終的產(chǎn)品現(xiàn)在還是沒有磁性的，這是因為顆粒的部署方式是一種非磁化的狀態(tài)。在該過程的最后一步，完成的樣品被置于一個強大的外部磁場中，將其轉(zhuǎn)換成永磁體。

　　“這種方法使我們能夠加工各種各樣的磁性材料，例如特別強的釹鐵硼磁體，”Dieter Süss解釋說。“計算機設(shè)計的磁體現(xiàn)在可以快速而準確地實現(xiàn)了——尺寸范圍可以從幾厘米到幾分米，精度達到了一個毫米。”

　　一個全新的充滿可能性的世界

　　這個工藝不僅快速和便宜，它還開辟了用別的技術(shù)無法想象的新的可能性：例如，你可以在同一個磁體中使用不同的材料，來在強磁體和弱磁體之間產(chǎn)生一個平緩的過渡。“現(xiàn)在我們將試驗我們能走多遠的極限——但現(xiàn)在可以肯定的是，3D打印給磁體的設(shè)計帶來了一些我們以前只能夢想的東西，”Dieter Süss宣稱。