Може ли ядрото на двигателя също да бъде 3D отпечатано?Нов напредък в изследването на магнитните сърцевини на двигателя Магнитната сърцевина е листов магнитен материал с висока магнитна пропускливост.Те обикновено се използват за насочване на магнитно поле в различни електрически системи и машини, включително електромагнити, трансформатори, двигатели, генератори, индуктори и други магнитни компоненти. Досега 3D отпечатването на магнитни ядра беше предизвикателство поради трудността при поддържане на ефективността на ядрото.Но изследователски екип сега излезе с цялостен работен процес за производство на добавки, базиран на лазер, който според тях може да произвежда продукти, които са магнитно по-добри от меките магнитни композити. ©Бяла книга на 3D Science Valley
3D печат на електромагнитни материали
Адитивното производство на метали с електромагнитни свойства е нововъзникваща област на изследване.Някои екипи за научноизследователска и развойна дейност на мотори разработват и интегрират свои собствени 3D отпечатани компоненти и ги прилагат към системата, а свободата на дизайна е един от ключовете към иновациите. Например, 3D отпечатването на функционални сложни части с магнитни и електрически свойства може да проправи пътя за персонализирани вградени двигатели, задвижващи механизми, вериги и скоростни кутии.Такива машини могат да се произвеждат в цифрови производствени съоръжения с по-малко сглобяване и последваща обработка и т.н., тъй като много части са 3D отпечатани.Но поради различни причини визията за 3D отпечатване на големи и сложни двигателни компоненти не се материализира.Основно защото има определени предизвикателни изисквания от страна на устройството, като например малки въздушни междини за повишена плътност на мощността, да не говорим за проблема с многоматериалните компоненти.Досега изследванията са фокусирани върху по-„основни“ компоненти, като 3D отпечатани меки магнитни ротори, медни намотки и топлопроводници от алуминиев оксид.Разбира се, меките магнитни сърцевини също са една от ключовите точки, но най-важното препятствие, което трябва да бъде разрешено в процеса на 3D печат, е как да се минимизират загубите в сърцевината.
▲Талински технологичен университет
По-горе е набор от 3D отпечатани примерни кубчета, показващи ефекта на мощността на лазера и скоростта на печат върху структурата на магнитното ядро.
Оптимизиран работен процес на 3D печат
За да демонстрират оптимизирания 3D отпечатан работен процес с магнитно ядро, изследователите определиха оптималните параметри на процеса за приложението, включително лазерна мощност, скорост на сканиране, разстояние между люкове и дебелина на слоя.Ефектът от параметрите на отгряване беше изследван за постигане на минимални DC загуби, квазистатични, хистерезисни загуби и най-висока пропускливост.Оптималната температура на отгряване е определена като 1200°C, най-високата относителна плътност е 99,86%, най-ниската грапавост на повърхността е 0,041 mm, най-ниската загуба на хистерезис е 0,8 W/kg, а крайната граница на провлачване е 420MPa. ▲Ефектът от вложената енергия върху грапавостта на повърхността на 3D отпечатаното магнитно ядро
И накрая, изследователите потвърдиха, че лазерно базираното производство на метални добавки е осъществим метод за 3D печат на материали с магнитни сърцевини на двигатели.В бъдеща изследователска работа изследователите възнамеряват да характеризират микроструктурата на частта, за да разберат размера на зърното и ориентацията на зърното и техния ефект върху пропускливостта и здравината.Изследователите също ще проучат допълнително начини за оптимизиране на 3D отпечатаната геометрия на ядрото, за да подобрят производителността.
Време на публикуване: 3 август 2022 г 