ข่าวเเละเกร็ดคสามรู้

เครื่องพิมพ์3มิติเป็นหนทางที่ดีสำหรับสร้างเเม่เหล็ก

อุปกรณ์แม่เหล็กเหล่านี้ไม่เหมือนกับแม่เหล็กที่พวกเราใช้ติดหน้าตู้เย็น แม่เหล็กเหล่านี้ทำจากวัตถุ rare earth ซึ่งเป็นกลุ่มของธาตุโลหะที่มีแนวโน้มหาได้ยากและยากต่อการทำเหมืองในปริมาณมาก จึงทำให้มีมูลค่าที่สูงมาก ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์อยากที่จะหาวิธีการใช้งานธาตุในกลุ่มนี้ให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด

Parans Paranthaman เป็นนักวัสดุศาสตร์จาก Oak Ridge National Laboratory ใน Tennessee กลุ่มของเขาทำการค้นหาหนทางเพื่อจะสร้างแม่เหล็กที่มีพลังงานสูงในรูปแบบหรือขนาดใดๆก็ตาม นักวิจัยเหล่านี้ใช้การผลิตแบบพิเศษเพิ่มเติม ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของการพิมพ์แบบสามมิติที่เครื่องมือสามารถทำการพิมพ์วัสุดของแข็งโดยการสร้างตัวมันเองเป็นชั้นๆ จากล่างขึ้นบน

อุปกรณ์ชนิดใหม่นี้บ่อยครั้งต้องการรูปแบบของแม่เหล็กที่สั่งทำจำเพาะ หนึ่งในข้อดีของการพิมพ์แบบสามมิติคือมันทำให้พวกเราออกแบบรูปแบบของแม่เหล็กได้ตามที่เราต้องการ

“ด้วยการผลิตรูปแบบนี้ทำให้คุณสามารถสร้างแม่เหล็กเหล่านี้ได้ในรูปแบบที่ซับซ้อนมากยิ่งขึ้นมากกว่าเครื่องมือแบบปกติทั่วไป” Randy Bowman กล่าว เขาทำการศึกษาแม่เหล็กที่ NASA's Glenn Research Center ใน Cleveland, Ohio และเขาไม่ได้มีส่วนเกี่ยวข้องกับการศึกษาในครั้งนี้

Paranthaman และทีมวิจัยของเขาทำการพิมพ์แม่เหล็กที่เชื่อมต่อกัน นั่นหมายถึงพวกเขาบรรจุผงแม่เหล็กลงไปด้วยกันกับพอลิเมอร์ การรวมวัสดุที่เป็นแม่เหล็กลงไปบางส่วนในพอลิเมอร์นั้นหมายถึงแม่เหล็กที่เชื่อมต่อกันนั้นจะไม่ถูกทำลายได้ง่ายๆเหมือนกับแม่เหล็กเดี่ยวๆ

แม่เหล็กที่เชื่อมกันนั้นโดยปกติจะถูกทำขึ้นมากจากเทคนิคที่เรียกว่าการขึ้นรูปแบบอัดฉีด กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับความร้อนที่ทำให้วัสดุแม่เหล็กนั้นหลอมจนกลายเป็นของเหลวหลังจากนั้นจะใช้แรงอัดให้ได้ตามรูปแบบที่ต้องการ เมื่อของเหลวถูกทำให้เย็นตัวลง มันจะแข็งตัวและอยู่ในรูปแบบที่ต้องการ การขึ้นรูปแบบอัดฉีดมีประโยชน์อย่างมากต่อการขึ้นรูปแม่เหล็กจำนวนมากที่มีลักษณะรูปร่างเหมือนกัน แต่มันไม่เหมาะกับการผลิตแม่เหล็กที่มีปริมาณน้อย นั่นเป็นเพราะว่ามันต้องใช้เวลา เงิน และวัสดุในการสร้างแบบ ก่อนที่แม่เหล็กชิ้นแรกจะถูกทำขึ้น การสร้างแบบสำหรับการทำการอัดฉีดขึ้นรูปนั้นมีราคาที่สูงมากเทียบได้กับการทำเครื่องถ่ายเอกสารหนึ่งเครื่องเพื่อทำการคัดลอกกระดาษหนึ่งแผ่น

“แม่เหล็กถาวรยังสามารถที่จะทำได้โดยผ่านกระบวนการ sintering อนุภาคของโลหะจะถูกทำให้ร้อนขึ้นและบีบอัดเข้าด้วยกันจนกระทั่งพวกมันรวมติดกัน ซึ่งกระบวนการนี้จะมีการตัดแต่งให้ได้ตามรูปแบบที่ต้องการ” Paranthaman กล่าวว่า “กระบวนการ sintering ก่อให้เกิดของเสียได้มากถึงครึ่งหนึ่งของวัตถุดิบ”

อย่างไรก็ตามการพิมพ์แบบสามมิตินั้นเหมาะกับการผลิตในขนาดเล็ก กระบวนการนี้ทำให้ผู้ผลิตสามารถพิมพ์แม่เหล็กและทำการทดสอบพวกมันได้ การทดสอบเหล่านี้ช่วยให้พวกเขาหาได้ว่ารูปแบบที่ดีที่สุดของแม่เหล็กก่อนที่จะทำการสร้างแบบเพื่อลดปัญหาต่างๆเป็นอย่างไร การพิมพ์แบบสามมิติยังมีประโยชน์ต่อบริษัทที่ต้องการสร้างแม่เหล็กในจำนวนน้อยๆเท่านั้นอีกด้วย และเนื่องจากการพิมพ์แบบสามมิตินั้นสามารถสร้างวัสดุที่มีรูปแบบนั้นๆได้โดยตรง การสูญเสียวัตถุดิบจะมีน้อยมาก

ในการที่จะสร้างกระบวนการผลิตแบบพิมพ์สามมิติ Paranthaman และทีมวิจัยของเขาใช้เวลากว่าสองปีในการทดสอบ ในตอนนี้พวกเขาได้ทำการสร้างรูปแบบของการขึ้นรูปแม่เหล็กขึ้น

สิ่งท้าทายสำหรับการพิมพ์แม่เหล็กนั้นยังมีอยู่ สิ่งท้าทายที่ใหญ่ที่สุดคืออุณหภูมิ ที่อุณหภูมิสูงเมื่อมอเตอร์ทำงานอยู่นั้น สนามแม่เหล็กจะเริ่มอ่อนลง ดังนั้นเป้าหมายของเขาคือการออกแบบแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพสูงที่ทำงานได้แม้ว่าจะอยู่ในอุณหภูมิที่สูงขึ้นก็ตาม