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稀土永磁材料是第三代永磁材料，主要包括稀土鈷永磁材料和釹鐵硼永磁材料。前者是稀土元素鈰、鐠、鑭、釹等和鈷形成的金屬間化合物，主要用于低速轉矩電動(dòng)機、啟動(dòng)電動(dòng)機、傳感器、磁推軸承等的磁系統。后者釹鐵硼永磁材料是第三代稀土永磁材料，其剩磁、矯頑力和最大磁能積比前者高，不易碎，有較好的機械性能，合金密度低，有利于磁性元件的輕型化、薄型化、小型和超小型化。
隨著(zhù)3D打印技術(shù)進(jìn)一步打開(kāi)復合材料的制造空間，美國國家橡樹(shù)嶺實(shí)驗室-ORNL新近在通過(guò)3D打印的方法制造釹鐵硼稀土永磁材料方面有了自己的小“心得”。
稀土永磁材料按生產(chǎn)工藝不同分為三種：燒結釹鐵硼、粘結釹鐵硼、注塑釹鐵硼。粘結釹鐵硼是將釹鐵硼粉末與樹(shù)脂、塑膠或低熔點(diǎn)金屬等粘結劑均勻混合，然后用壓縮、擠壓或注射成型等方法制成的復合型釹鐵硼永磁體。產(chǎn)品一次成形，無(wú)需二次加工、可直接做成各種復雜的形狀。粘結釹鐵硼的各個(gè)方向都有磁性，可以加工成釹鐵硼壓縮模具和注塑模具。精密度高、磁性能極佳、耐腐蝕性好、溫度穩定性好。
如今，美國國家橡樹(shù)嶺實(shí)驗室-ORNL在稀土永磁材料的制備工藝上開(kāi)創(chuàng )了3D打印的先河，正如上文所述，可以通過(guò)將粘結釹鐵硼與其他材料粘結擠出的方式來(lái)制造稀土永磁材料，此次ORNL將這一制造原理“嫁接”到了其為業(yè)界所熟知的BAAM制造系統中。有意思的是，與我們常見(jiàn)的稀土永磁偏小巧精致的身材不一樣的是，ORNL制造的稀土永磁產(chǎn)品是名副其實(shí)的“大塊頭”，而“大塊頭”有“大智慧”，這將有可能打開(kāi)另外的商業(yè)應用空間。
來(lái)源：3ders
ORNL通過(guò)將NdFeB稀土粉末與聚合物混合在一起，然后通過(guò)熔融擠出頭將材料擠壓出來(lái)，一層一層復合而成產(chǎn)品的形狀。復合顆粒中65%體積的材料為各向同性的NdFeB磁粉，35%體積的材料為聚酰胺（尼龍）。
尼龍是一種很常見(jiàn)的、用途廣泛的材料，在3D打印行業(yè)通常采用的是選擇性激光燒結的3D打印方法來(lái)制造尼龍產(chǎn)品。而ORNL則采用的是類(lèi)似與FDM技術(shù)，將材料融化擠壓出來(lái)。
來(lái)源：3ders
我們通常認為ABS長(cháng)絲是最適合熔融擠出的打印方式，但在這項研究中顯示，尼龍顆粒與稀土顆粒的混合打印比ABS長(cháng)絲更流暢，并呈現出高精度的表面質(zhì)量。
既然談到ORNL打印的永磁材料是個(gè)“大塊頭”，這還與打印設備有關(guān)，這臺3D打印機是ORNL的拿手看家設備：大面積增材制BAAM系統，BAAM系統有一個(gè)龐大的加工區域，可以達到3.56m×1.65m×0.86m的建設量，單螺桿擠出機被架設到龍門(mén)結構的上方，打印溫度約270°C。
除了不需要模具來(lái)制造永磁材料，此外，ORNL發(fā)現他們的BAAM打印工藝還比傳統制造方法節約30%到50%的材料，因為那些沒(méi)有被用過(guò)的材料可以通過(guò)循環(huán)被再次使用。
考慮到釹鐵硼稀土永磁體是地球上最強大的永磁，ORNL的這一創(chuàng )新在市場(chǎng)應用方面的潛力不容置疑。雖然還處在設計迭代階段, 而ORNL認為他們將顛覆當前高效電動(dòng)機和發(fā)電機的設計制造規則。
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