Физики Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) будут печатать на 3D-принтере уникальные магниты, магнитные системы, магнитомягкие элементы. Образцы, напечатанные на этом принтере, могут пригодиться почти в любой сфере — от медицины до космоса.

К примеру, элементы могут быть использованы для создания роботов-помощников хирургов в чистке артерий и вен или при установке стентов. По словам доцента кафедры магнетизма и магнитных наноматериалов УрФУ Алексея Волегова, сейчас ученые решают, какие магниты начнут печатать первыми.

«Либо магниты на основе соединений самария и кобальта. Их можно будет использовать в подлодках, на космических станциях, на кораблях, то есть там, где очень сильные перепады температур и к магнитам предъявляются особые требования в плане стабильности свойств, — рассказывает Алексей Волегов. — Либо простые, на основе сплава неодима, железа и бора, которые работают при обычных температурах. Такие магниты используют в смартфонах, жестких дисках, датчиках автомобильных двигателей. К примеру, такие магниты установлены в электродвигателях Tesla последнего поколения».

Ученые будут создавать магниты небольшого размера. Их запросам подошла единственная на мировом рынке модель принтера немецкой фирмы. Принтеров, которые могут печатать из металлических порошков и имеют открытые настройки параметров печати, в мире немного. Эти принтеры преимущественно используются в организациях, занимающихся научными исследованиями.

«Наша модель, наверное, единственная в мире, которая соответствует нашим целям. Принтер позволяет получать образцы из металлических порошков технологиями селективного лазерного сплавления и селективного лазерного спекания, — поясняет Волегов. — В первом случае частицы порошка полностью переплавляются, во втором — чуть-чуть подплавляются на границах. В мире на сегодня порядка 20 опубликованных научных работ, авторы которых пробовали печатать магниты. А работы по селективному лазерному сплавлению вообще по пальцам одной руки можно пересчитать».

На данном этапе работы напечатанные образцы требуют постобработки (сейчас ученые намагничивают детали после печати). Чтобы принтер сразу печатал магниты с конкретными свойствами, необходимо научить его работать с конкретными порошками и печатать необходимые образцы. По словам Алексея Волегова, такие работы могут занять от полугода до нескольких лет.

Чтобы проверить точность принтера (геометрические формы, соблюдение размеров, углов), в качестве пробных образцов ученые напечатали три небольших детали. Первую отправили в Германию для донастройки оборудования (на доли процентов в конкретных областях). Вторая — планетарная шевронная передача — неразборная система, которую можно получить только методом 3D-печати. Третья деталь — нижние уровни башни с винтовой лестницей и перилами.

Работа принтера

Третья пробная деталь, которую напечатали на 3D-принтере: нижние уровни башни с винтовой лестницей и перилами

Коллектив кафедры магнетизма и магнитных наноматериалов УрФУ. Слева направо: Виктория Мальцева, Алексей Волегов, Андрей Уржумцев

Подвижная планетарная шевронная передача – неразборная система, которую можно получить только методом 3D-печати. Деталь после постобработки

В руках Алексея Уржумцева бутыль весом примерно 5 кг со стальным порошком, который засыпают для печати в принтер

Настройку принтера, загрузку порошка необходимо проводить в защитном костюме. На фото Виктория Мальцева

Источник