Maßgeschneiderte Magnete aus dem 3-D-Drucker
Für Magnetsensoren etwa werden spezielle Magnetfelder benötigt, deren Feldlinien auf ganz bestimmte Weise angeordnet sind: etwa 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.
Studie
”3D print of polymer bonded rare-earth magnets, and 3D magnetic field scanning with an end-user 3D printer, Applied Physics Letters, 17.10.16
Mikrogranulat erhitzt und ausgedruckt
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 Forscher vom Christian-Doppler (CD) Labor „Advanced Magnetic Sensing and Materials“ haben daher ein Verfahren für einen Magnetdrucker entwickelt, der ähnlich funktioniert wie herkömmliche 3-D-Drucker, die Kunststoffstrukturen erzeugen.
Sie verwenden dazu einen herkömmlichen, günstigen 3-D-Drucker und speziell hergestellte Schnüre aus magnetischem Mikrogranulat, das von einem Kunststoffbindematerial 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.
TU Wien
Die bechartige Form rechts unten stammt aus dem 3-D-Drucker
Das Granulat wird zunächst in unmagnetisiertem Zustand eingebracht. Erst das fertige Objekt wird einem starken äußeren Magnetfeld ausgesetzt und dadurch zum Permanentmagneten. Die am Computer entworfenen Magnetdesigns können im 3-D-Drucker mit einer Genauigkeit von weit unter einem Millimeter in einem Größenbereich von wenigen Zentimetern bis zu Dezimetern umgesetzt werden.
Im Magnetdrucker lassen sich auf diese Weise laut Dieter Süss, dem Leiter des CD-Labors, unterschiedliche magnetische Materialien verarbeiten, auch die besonders starken Neodym-Eisen-Bor-Magnete. 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.
science.ORF.at/APA