Le noyau du moteur peut-il également être imprimé en 3D ?Nouveaux progrès dans l’étude des noyaux magnétiques des moteurs Le noyau magnétique est un matériau magnétique en forme de feuille présentant une perméabilité magnétique élevée.Ils sont couramment utilisés pour le guidage du champ magnétique dans divers systèmes et machines électriques, notamment les électro-aimants, les transformateurs, les moteurs, les générateurs, les inducteurs et autres composants magnétiques. Jusqu’à présent, l’impression 3D de noyaux magnétiques représentait un défi en raison de la difficulté à maintenir l’efficacité du noyau.Mais une équipe de recherche a maintenant mis au point un flux de travail complet de fabrication additive basé sur le laser qui, selon elle, peut produire des produits magnétiquement supérieurs aux composites magnétiques doux. ©Livre blanc de 3D Science Valley
Matériaux électromagnétiques d'impression 3D
La fabrication additive de métaux dotés de propriétés électromagnétiques est un domaine de recherche émergent.Certaines équipes de R&D automobiles développent et intègrent leurs propres composants imprimés en 3D et les appliquent au système, et la liberté de conception est l'une des clés de l'innovation. Par exemple, l’impression 3D de pièces fonctionnelles complexes dotées de propriétés magnétiques et électriques pourrait ouvrir la voie à des moteurs, actionneurs, circuits et boîtes de vitesses intégrés personnalisés.De telles machines peuvent être produites dans des installations de fabrication numérique avec moins d'assemblage et de post-traitement, etc., puisque de nombreuses pièces sont imprimées en 3D.Mais pour diverses raisons, la vision de l’impression 3D de composants moteurs volumineux et complexes ne s’est pas concrétisée.Principalement parce qu'il existe certaines exigences difficiles du côté des appareils, comme de petits entrefers pour une densité de puissance accrue, sans parler de la question des composants multi-matériaux.Jusqu’à présent, la recherche s’est concentrée sur des composants plus « basiques », tels que des rotors magnétiques doux imprimés en 3D, des bobines de cuivre et des conducteurs thermiques en alumine.Bien entendu, les noyaux magnétiques doux sont également l’un des points clés, mais l’obstacle le plus important à résoudre dans le processus d’impression 3D est de savoir comment minimiser la perte du noyau.
▲Université de technologie de Tallinn
Ci-dessus, un ensemble d’échantillons de cubes imprimés en 3D montrant l’effet de la puissance laser et de la vitesse d’impression sur la structure du noyau magnétique.
Flux de travail d'impression 3D optimisé
Pour démontrer le flux de travail optimisé du noyau magnétique imprimé en 3D, les chercheurs ont déterminé les paramètres de processus optimaux pour l'application, notamment la puissance du laser, la vitesse de numérisation, l'espacement des hachures et l'épaisseur de la couche.Et l'effet des paramètres de recuit a été étudié pour obtenir des pertes DC minimales, des pertes quasi statiques, par hystérésis et une perméabilité maximale.La température de recuit optimale a été déterminée à 1 200 °C, la densité relative la plus élevée était de 99,86 %, la rugosité de surface la plus faible était de 0,041 mm, la perte d'hystérésis la plus faible était de 0,8 W/kg et la limite d'élasticité ultime était de 420 MPa. ▲L'effet de l'apport d'énergie sur la rugosité de surface du noyau magnétique imprimé en 3D
Enfin, les chercheurs ont confirmé que la fabrication additive métallique par laser est une méthode réalisable pour l’impression 3D de matériaux à noyau magnétique de moteur.Dans le cadre de futurs travaux de recherche, les chercheurs ont l'intention de caractériser la microstructure de la pièce pour comprendre la taille et l'orientation des grains, ainsi que leur effet sur la perméabilité et la résistance.Les chercheurs étudieront également plus en détail les moyens d’optimiser la géométrie du noyau imprimé en 3D afin d’améliorer les performances.
Heure de publication : 03 août 2022 