近日，奧地利TU Wien研究人員研發出一種使用3D打印機制造永久磁體的方法。該方法允許在精確控制磁場的情況下采用3D打印技術打印磁鐵。同時該方法特別適用于磁傳感器和其他設備。

然而，到目前為止，3D打印機很難打造真實、準確的3D打印磁體。為了控制磁體的磁場，磁體必須具有復雜的幾何形狀。這種形狀可以使用CAD軟件設計，但是制造實際的3D打印作品仍然相當困難。

“磁場的強度不是唯一的因素。”TU Wien先進磁感應和磁材料實驗室的負責人 DieterSuss闡述道：“我們經常需要特殊的磁場，磁場線以非常特定的方式排列，例如在一個方向上相對恒定但在另一個方向上強度變化的磁場。”

產生這種磁體的傳統方式是通過使用注塑成型技術，其工藝原理是將材料注射到形狀類似于所需物體的倒置模具中。然而，創建模具本身是一個耗時的過程，而且經濟成本太高。

隨著時間的推移，3D打印在許多應用中已經取代了傳統的注塑成型工藝，磁體3D打印就是一個很好的力證。TU Wien研究人員現在已經成功地使用Builder 3D打印機和一種特質的含有磁性微顆粒的高分子聚合物耗材成功制作出了3D打印磁鐵。

打印磁性物體的第一階段是使用數字3D模型以指定的幾何形狀打印對象。與傳統的3D打印過程一樣逐層打印，但是用于打印的3D打印材料由大約90％的磁性材料和10％的塑料組成。然而，打印形狀只是開始。由于3D打印對象由處于未磁化狀態的顆粒制成，所以對象本身還不具備磁性。

一旦3D打印完成，則其需要暴露在一個強大的外部磁場里。該磁場將3D打印對象轉換成永久磁體。“這種方法允許我們處理各種磁性材料，例如磁性特別強的釹鐵硼磁體。”DieterSuss闡述道：“使用計算機創建的磁體設計現在可以快速、精確地實現從厘米到分米，精度為1毫米的3D打印。”

快速和具有成本效益的新型磁體3D打印為科學家提供了研究新型產品的可能性，包括在單個磁體內使用不同的材料以在強磁和弱磁之間形成平滑過渡。“現在我們將持續測試、不斷研發，以帶來更多意想不到的新產品。”Suss說道。

據悉，關于這項研究成果，研究人員已經將其發表在《應用物理快報》（Applied Physics Letters）期刊上，標題是《3D print of polymer bondedrare-earth magnets, and 3D magnetic field scanning with an end-user 3D printer》。