3D打印是一種折衷技術(shù)，用于幾乎所有您能想到的行業(yè)的應用，從簡單地用塑料或純金屬制造出來。但用于制造具有導電性和磁性等特殊性能的材料可能還有很長的路要走。許多研究人員已經(jīng)開發(fā)出3D打印磁鐵的不同方法，最近為該領域做出貢獻的組織是美國能源部關鍵材料研究所（CMI）使用3D激光金屬打印技術(shù)來優(yōu)化永磁材料，該研究所認為，該材料可能是用于某些應用的昂貴的稀土釹鐵硼（NdFeB）磁體的更經(jīng)濟的替代品。 CMI使用的合金由鈰組成，它是一種價格較低且稀有的稀土元素，以及鈷，鐵和銅。研究人員3D打印了各種樣本，展示了一系列成分。

    “這是一種已知的磁體材料，但我們想重新審視它，看看我們是否能夠找到更出色的磁性?！盋MI科學家Ryan Ott說。 “有了四個元素，就有了大量的作品可供您選擇。使用3D打印大大加快了搜索過程。”用傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法生產(chǎn)磁體可能需要幾周的時間，但3D打印只需要兩個小時。研究人員確定了最有前景的樣品，然后使用傳統(tǒng)鑄造方法制作了第二套樣品，并將其與原始樣品進行比較，看看他們之間的差距。
    CMI科學家Ikenna Nlebedim表示：“由于需要開發(fā)必要的微觀結(jié)構(gòu)，因此使用激光印刷來識別大塊材料的潛在永磁體相是非常具有挑戰(zhàn)性的。 “但是這項研究表明，增材制造可以作為快速經(jīng)濟地制造永磁合金的有效工具。

該研究記錄在題為《用于永磁應用的Ce-Co-Fe-Cu系統(tǒng)的快速評估》的論文中，作者包括F. Meng，R.P. Chaudhary，K. Ganhda，I.C. Nlebedim，A.Palasyuk，E.Simsek，M.J.Kramer和R.T.Ott。“通過將不同比例的合金粉末加入由激光產(chǎn)生的熔池中，通過激光工程網(wǎng)成形（LENS）合成具有受控組成的大塊樣品的陣列”，該論文解釋說。 “基于對LENS印刷樣品的磁性評估，制備了具有不同F(xiàn)e（5-20at。％）和Co（60-45at。％）組成的電弧熔化和鑄錠，同時保持恒定的Ce（ 16原子％）和Cu（19原子％）含量。在鑄態(tài)和熱處理樣品中分析了不同化學成分的微觀結(jié)構(gòu)和相的演變以及它們對磁性的依賴性。在LENS印刷和鑄造樣品中，我們發(fā)現(xiàn)最佳的磁性對應于主要單相Ce（CoFeCu）5微結(jié)構(gòu)，其中高矯頑力（Hc> 10kOe）可以在沒有任何微觀結(jié)構(gòu)細化的情況下實現(xiàn)。

     關鍵材料研究所是美國能源部艾姆斯實驗室牽頭的能源創(chuàng)新中心，由能效和可再生能源辦公室的先進制造辦公室支持。 CMI正在研究如何減少或消除對稀土金屬和目前對清潔能源至關重要的其他材料的依賴。