Ímãs de alto desempenho são fabricados por impressão 3D

Publicado em 01/12/2016

Fonte: Inovação Tecnológica

Além de fabricarem ímãs permanentes pela técnica de fabricação aditiva, duas equipes trabalhando independentemente, uma na Áustria e outra nos EUA, mostraram que os ímãs impressos podem superar o desempenho dos ímãs fabricados pelas técnicas tradicionais, além de evitar o desperdício de matérias-primas críticas.

As duas equipes fabricaram nada menos do que ímãs permanentes de neodímio-ferro-boro (NdFeB), similares aos usados nas aplicações mais avançadas, como motores para carros elétricos, discos rígidos e turbinas eólicas.

O processo de fabricação aditiva parte de compostos com quantidades variáveis de material magnético e de polímeros. A equipe norte-americana trabalhou com 65% de NdFeB isotrópico e 35% de poliamida, um polímero disponível comercialmente, enquanto a equipe austríaca chegou aos 90% de material magnético e 10% de polímero. Os grânulos são fundidos, misturados e extrudados camada por camada já nas formas desejadas.

Ímãs de formatos especiais

Os ímãs impressos pelas duas equipes apresentaram propriedades magnéticas, mecânicas e microestruturais comparáveis ou até melhores do que os ímãs com a mesma composição fabricados por moldagem por injeção, sem contar a possibilidade de fazer peças de qualquer formato.

"A força do campo magnético não é o único fator envolvido. Muitas vezes precisamos de campos magnéticos especiais, com linhas de campo dispostas de forma muito específica - como um campo magnético que é relativamente constante em uma direção, mas que varia em força em outra direção," exemplificou Dieter Suss, coordenador da equipe da Universidade de Viena.

Ímãs de terras raras

Enquanto a fabricação convencional de ímãs sinterizados pode resultar em desperdícios de material entre 30 e 50% do volume inicial da matéria-prima, a fabricação por impressão 3D pode reutilizar integralmente esses materiais, com um desperdício quase zero.

Um processo industrial que conserve material é especialmente importante na fabricação de ímãs permanentes feitos com neodímio e disprósio, elementos de terras raras que vêm sofrendo com preços cada vez mais elevados.

Os ímãs de NdFeB estão entre os mais poderosos que se conhece, sendo usados em aplicações que vão dos discos rígidos de computador e fones de ouvido até tecnologias de energia limpa, como veículos elétricos e geradores para turbinas eólicas.

A equipe pretende agora tentar imprimir ímãs anisotrópicos - ou direcionais - que são mais fortes do que os ímãs isotrópicos fabricados até agora, que não têm uma direção preferencial de magnetização.

"A capacidade de imprimir ímãs super fortes em formatos complexos vira o jogo no projeto de motores elétricos e geradores eficientes. Isto remove muitas das restrições impostas pelos métodos de fabricação atuais," disse o professor Alex King, do Laboratório Nacional Oak Ridge.