In der heutigen Zeit stellt es keine große Schwierigkeit dar, starke Magnete herzustellen. Problematisch wird es allerdings, wenn ein starker Permanentmagnet produziert werden soll, dessen Magnetfeld eine bestimmte Gestalt annehmen soll. Hierzu haben sich Forscher der Technischen Universität Wien Gedanken gemacht.

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Logo TU WienDen Forschern der TU Wien gelang es, eine ganz neue Lösung zu finden, die es ermöglicht, Permanentmagnete mit einem 3D-Drucker herzustellen. So können komplex geformte Magneten und maßgeschneiderte Magnetfelder erschaffen werden. Diese werden beispielsweise für Magnetsensoren benötigt.

Nicht immer kommt es auf die Stärke eines Magnetfeldes an, so der Leiter des Christian-Doppler Labors „Advanced Magnetic Sensing and Materials“ an der TU Wien, Dieter Süss, in einer Mitteilung. Oft würden spezielle Magnetfelder benötigt, deren Feldlinien auf eine ganz bestimmte Weise angeordnet sein müssen. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Magnetfeld handeln, welches in einer Richtung ziemlich konstant ist, während sich seine Stärke in eine andere Richtung deutlich verringert.

Deshalb werden Magnete mit einer raffinierten geometrischen Form hergestellt. Die Form eines Magneten kann am Computer entworfen und die Form solange angepasst werden, bis das entstehende Magnetfeld die Anforderungen erfüllt, so der Doktorstudent Christian Huber.

Forscher mit 3D-Drucker und Material.
Die beiden Forscher Dieter Süss (rechts) und Christian Huber neben dem 3D-Drucker und den Druckmaterialien. (Bild: © TU Wien)

Anstelle der Spritzgusstechnik wird ein 3D-Druck-Verfahren genutzt

Um nicht nur die Form, sondern auch das gewünschte Design zu erreichen, kann das Spritzgussverfahren angewendet werden. Dies ist allerdings sehr zeitaufwändig und kostenintensiv. Deshalb hat man an der TU Wien einen 3D-Drucker entwickelt, der es ermöglicht, Objekte aus magnetischen Materialien zu produzieren.

Dafür nutzt der 3D-Drucker spezielle Schnüre, die aus magnetischem Mikrogranulat bestehen und dem klassischen 3D-Drucker-Filament ähneln. Dieses Granulat wird von einem Kunststoffmantel umschlossen.

Das Material wird im Drucker erhitzt und dann mit einer Düse punktgenau an den entsprechenden Stellen extrudiert und aufgebracht. Das so entstehende 3D-Objekt besteht zu ungefähr 90 Prozent aus magnetischen Materialien und zu etwa 10 Prozent aus Kunststoff. Da das Material dann noch nicht magnetisch ist, wird es einem starken äußeren Magnetfeld ausgesetzt und dadurch zum Permanentmagneten.

Druckmaterial.
Die aus Mikrogranulat und Kunststoff gefertigten Schnüre. (Bild: © TU Wien)

Mit diesem Verfahren ist es möglich, unterschiedliche magnetische Materialien zu verarbeiten, so unter anderem die Neodym-Eisen-Bor-Magnete, so Dieter Süss weiter. Die am Computer errechneten Magnetdesigns lassen sich völlig unkompliziert und vor allem präzise umsetzen. Ihre Größen können dabei sowohl bei wenigen Zentimetern als auch bei mehreren Dezimetern liegen, Abweichungen in der Genauigkeit machen weit weniger als einen Millimeter aus.

Magnet in Becherform.
Mit dem neuen 3D-Druck-Verfahren hergestellter becherförmiger Magnet. (Bild: © TU Wien)

Das neue Verfahren zeichnet sich sowohl durch Schnelligkeit als auch durch Kosteneffizienz aus. Zudem sind auch weitere Einsatzmöglichkeiten gegeben. So lassen sich unter anderem in einem Magneten mehrere Materialien verarbeiten, die einen sanfteren Übergang zwischen schwachem und starkem Magnetismus ermöglichen. Die TU Wien wird ihre Forschung in diesem Bereich ausweiten, um auszuloten, was mit dem neuen 3D-Druck-Verfahren alles möglich ist. Über die neuesten Entwicklungen in der Forschung unter Einsatz der 3D-Drucker berichten wir in unserer Kategorie „3D-Drucker in der Forschung“ und in unserem täglichen, kostenlosen Newsletter.

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