3D打印磁体：怎样才能制备具有特定磁场的磁体呢？

　　今天，制造强磁体在技术上已经不是什么问题了。但是，要制造具有特定的预先设计形状的磁场的永磁体还是一件困难的事。也就是，直到现在，得益于维也纳技术大学设计的这一新的解决方案：我们才能史上第一次用3D打印机制造出永磁体。这使得我们可以制作例如在磁传感器中所需的具有复杂外形和精确的定制化磁场的磁体。

　　在计算机上设计

　　“磁场的强度并不是唯一的要素，”维也纳技术大学Christian-Doppler先进磁传感及其材料实验室的主任Dieter SüSS说。“我们通常需要特定的磁场，其磁力线以一个特别的方式进行排列——例如磁场在某一方向上相对恒定，但在另一个方向上强度变化。

　　为了达到这样的要求，磁体必须制造成一个复杂的几何形状。“可以在电脑上对磁体进行设计，调整其形状直到其满足我们所需要的磁场，”Dieter Süss研究组里的博士生Christian Huber解释说。

　　但是，就算你已经设计好了所需要的几何形状，你又要怎样去实现你的设计呢?注塑成型工艺是一种方案，但这需要费时费钱地制作模具，这使得这种方案对于小批量的生产来说显得很不划算。

　　聚合物基体中的微小磁性粒子

　　现在，有了一个更简单的方法：维也纳技术大学制作了第一台可用于生产磁性材料的3D打印机。制备塑料结构的3D打印机的出现已经有一段时间了，磁体打印机的原理和它们差不多。不同之处是，磁体打印机使用特制的由聚合物粘结材料将磁性微颗粒粘合在一起形成的丝。打印机对该材料进行加热，并将其用喷嘴逐点喷在所需的位置上。其结果是得到了一个由大约90%的磁性材料和10%的塑料组成的三维物体。

　　然而，最终的产品现在还是没有磁性的，这是因为颗粒的部署方式是一种非磁化的状态。在该过程的最后一步，完成的样品被置于一个强大的外部磁场中，将其转换成永磁体。

　　“这种方法使我们能够加工各种各样的磁性材料，例如特别强的钕铁硼磁体，”Dieter Süss解释说。“计算机设计的磁体现在可以快速而准确地实现了——尺寸范围可以从几厘米到几分米，精度达到了一个毫米。”

　　一个全新的充满可能性的世界

　　这个工艺不仅快速和便宜，它还开辟了用别的技术无法想象的新的可能性：例如，你可以在同一个磁体中使用不同的材料，来在强磁体和弱磁体之间产生一个平缓的过渡。“现在我们将试验我们能走多远的极限——但现在可以肯定的是，3D打印给磁体的设计带来了一些我们以前只能梦想的东西，”Dieter Süss宣称。