Forscher der Technischen Universität TU Graz arbeiten an einer alternativen Lösung zu den wenig umweltfreundlichen Neodym-Eisen-Bor-Hochleistungsmagneten. Die Hochleistungsmagneten sollen den österreichischen Forschern zu Folge im 3D-Drucker entstehen und aufgrund der Möglichkeiten, mit 3D-Druck eine eisen- und kobaltbasierte Lösung einzusetzen, deutlich weniger umweltbelastend sein.

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Forscher der  TU Graz arbeiten an 3D-gedruckten Hochleistungsmagneten, die sie auf eine umweltverträgliche Weise herstellen möchten als es bei bisherigen Verfahren der Fall ist. Diese Magnete werden in der Energieumwandlung bei Generatoren und Elektromotoren eingesetzt. Sie bestehen aus einer Basis von Seltenerdmetallen wie Neodym (Nd) und Dysprosium (Dy), was die Herstellung wenig nachhaltig und sehr aufwendig macht. Um das zu verbessern, sollen alternative Lösungen gefunden werden, wie die Universität auf ihrer Website erklärt. Forschern der TU Wien gelangen 2016 Magnete aus dem 3D-Drucker.

Unflexible Neodym-Eisen-Bor-Magnete (NdFeB-Magnete)

3D-gedruckte Magnete
3D-gedruckte Hochleistungsmagnete sind eisen- und kobaltbasiert geplant (Bild © IMAT – TU Graz).

Neodym-Eisen-Bor-Magnete (NdFeB-Magnete) kommen bei Windrädern zum Einsatz und eignen sich auch für die Miniaturisierung elektrischer Geräte oder äußerst effiziente Elektromotoren. Verfahren, mit denen diese Magnete bisher hergestellt wurden, sind zwar gut in den Punkten magnetische Eigenschaften und Dichte, aber sie erlauben keine Formflexibilität und -komplexität der Magnete.

Forscher der TU Graz und von Universitäten in Wien, Graz und Deutschland wollen 3D-gedruckte Hochleistungsmagnete entwickeln, angepasst an die jeweiligen geometrischen Anforderungen mit relativ hoher Dichte und mit hohen magnetischen Eigenschaften. Dabei soll das selektive Laserschmelzen eine wichtige Rolle spielen, da es so ausgereift ist, dass die Forscher die Magnete mit einer hohen relativen Dichte von bis zu 91% drucken und die Mikrostruktur des Magneten kontrollieren können.

Weniger bedenklich: eisen- und kobaltbasierte Magnete

Das Forscherteam erklärt, dass so ein effizienter Materialeinsatz garantiert wird. Die magnetischen Eigenschaften ließen sich so exakt auf die jeweiligen Anforderungen zuschneiden. Ressourcen würden so nachhaltig verwendet werden. Neue magnetische Materialien sind eine wertvolle Alternative zu den Dauermagneten aus Metallen der Seltenen Erde. Geplant sind eisen- und kobaltbasierte Magnete (Fe-Co Magnete), die weniger bedenklich für die Umwelt wären, auch was die Temperaturbeständigkeit angeht. Fe-Co-basierte Legierungen behalten auch bei 400 Grad Celsius ihre magnetische Leistung. Seltenerdmetalle hingegen verlieren mit steigender Temperatur ihre magnetischen Eigenschaften.

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