Forscher der IMDEA Nanociencia aus Spanien entwickelten eine Methode, wie sie Ferritrückstände von Magneten recyceln und diese weiterverarbeiten konnten. Sie verwendeten das Material, um daraus Verbundfilament mit magnetischen Eigenschaften zu machen. Aus diesen konnten sie anschließend magnetische Objekte drucken.

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Die Coronavirus-Pandemie hat demonstriert, wie abhängig wir uns von funktionierenden Lieferketten gemacht haben. Unternehmen aus verschiedenen Branchen kamen durch den Wegfall von Personal und durch geschlossene Landesgrenzen an ihr Limit. In vielen Bereichen konnte der 3D-Druck helfen. Das russische Unternehmen Anisoprint stellte zum Beispiel 3D-gedruckte Werkzeuge für Firmen her, bei denen es aufgrund von Lieferkettenunterbrechungen an Werkzeugen mangelte. Die Coronavirus-Pandemie war auch Anlass für Forscher des spanischen IMDEA Nanoscience Institute, eine neuartige Methode zu entwickeln, wie sie aus recycelten Materialien Magneten mit 3D-Druck herstellen können.

Details zu den 3D-gedruckten Magneten

Im Fertigungssektor wurden zu Beginn der Coronavirus-Pandemie viele Materialien knapp. Dazu gehörten auch jene, die für die Herstellung von Magneten benötigt wurden. Daniel Casaleiz und seine Kollegen untersuchten eine alternative Beschaffung magnetischer Materialien. Magnetische Geräte kommen heute öfter vor als viele denken. Magnete werden in allen Arten von Energieerzeugungsanwendungen, Festplattendatenspeichern, alltäglichen Computern und Magnetresonanztomographen (MRT) verwendet.

Casaleiz und seine Kollegen entwickelten ein Verfahren, das Ferritrückstände, die aus der kommerziellen Herstellung von Ferritmagneten zurückbleiben, recycelt. Kommerzielle Ferritmagnete zählen zu den am häufigsten hergestellten Magneten.

Die Forscher sammelten zuerst den Strontiumferrit-Abfall und mahlten ihn zu einem sehr feinen Pulver. Durch das Erhitzen auf 1000 °C wird das Pulver kalziniert, wodurch die Mikrostruktur und die magnetischen Eigenschaften des Materials verbessert werden.

Das Team von Casaleiz erkannte, dass die magnetischen Eigenschaften des recycelten Pulvers dem ursprünglichen Restabfall weit überlegen war. Das brachte einen Anstieg der Koerzitivfeldstärke um 350 % und einen Anstieg der Remanenz um 25 %.

Weg vom Pulver bis zum magnetischen Objekt
Forscher aus Spanien entwickeln 3D-Druck-Material aus Ferritrückständen (im Bild: vom Pulver zum ABS-Filament zum 3D-Druck-Objekt)(Bild © IMDEA Nanoscience Institute).

Magnetische Objekte aus dem 3D-Drucker

Das aufbereitete Pulver lässt sich zu konventionell hergestellten Ferritmagneten wiederverwerten. Die Forscher machen daraus jedoch 3D-druckbare Ferrit-Polymer-Verbundfilamente. Das Mischen des Ferritpulvers mit einer ABS-Matrix ermöglichte es ihnen, die Mischung zu bedruckbaren Magnetfilamentspulen extrudieren. Sie druckten einige Teile aus dem Material, wie Sechsecke, Ringe und Zylinder. Alle behielten die magnetischen Eigenschaften des recycelten Pulvers bei.

3D-gedruckte Magnete können laut den Forschern bei niedrigeren Temperaturen mit geringerem Energieverbrauch in einer größeren Vielfalt von Geometrien hergestellt werden. Das geht von Elektroautos bis hin zur Unterhaltungselektronik. Casaleiz geht davon aus, dass die auf Ferrit basierenden 3D-gedruckten Magnete dazu beitragen können, Seltenerdmagnete wie Neodym-Magnete zu ersetzen. Die 3D-gedruckten Materialien ließen sich einfacher beschaffen als der Abbau von Seltenerd-Magnetmaterialien. Der Abbau wirkt sich außerdem negativ auf die Umwelt aus.

3D-Druck von Objekten aus Verbundmaterial
Die Forscher konnten Ferritrückstände erfolgreich weiterverarbeiten (im Bild zu sehen)(Bild © IMDEA Nanoscience Institute).

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