Charakterisierung der Mikrostruktur und magnetischen Eigenschaften von gebundenen Magneten hergestellt im 3D-Druck mittels Fused Deposition Modelling (FDM)

PM Artikel

01.03.2024 (CET)

M. Brunčko , A. C. Kneissl , L. Gorše und I. Anžel

Materialographie

Funktionswerkstoffe

Additive Fertigung

3D-Druck

Gefüge-Charakterisierung

magnetische Eigenschaften

Fused Deposition Modeling

Verbundwerkstoff

Gebundene Magnete

Gebundene Magnete sind Verbundwerkstoffe und bestehen aus einer Polymermatrix und magnetischen Pulvern, die mittels schneller Abkühlvorgänge aus NdFeB-Legierungen hergestellt werden. Sie werden in einem Doppelschneckenextruder zu einem Compound vermischt, um daraus durch Spritzgießen oder 3D-Druck mittels Fused Deposition Modelling (FDM) gebundene Magnete mit komplexer Formgebung herzustellen. Die wichtigsten Vorteile des 3D-Drucks bestehen zum einen darin, dass sich Teile mit komplexer Formgebung herstellen lassen, die mit Hilfe traditioneller Herstellungsverfahren nicht hergestellt werden können, und zum anderen in der Möglichkeit, Kleinserien kostengünstig zu produzieren. Ziel dieser Forschungsarbeit ist die Bestimmung optimaler Prozessparameter, die 3D-gedruckten gebundenen Magneten ähnliche Eigenschaften wie bei der Herstellung durch Spritzguss verleihen. Die Charakterisierung der Mikrostruktur gebundener Magnete wurde an kryo-gebrochenen Proben, an konventionell mechanisch präparierten sowie ionenstrahlpolierten Proben durchgeführt. Die Mikrostruktur der gebundenen Magnete wurde mit Hilfe der Stereo-, lichtoptischen und Rasterelektronenmikroskopie analysiert. Zudem wurde der Einfluss der 3D-Druck-Parameter auf die magnetischen Eigenschaften untersucht. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass sich die gewünschten magnetischen Eigenschaften der durch 3D-Druck hergestellten gebundenen Magnete durch Optimierung der Schichthöhe, der Druckgeschwindigkeit und Flussrate einstellen lassen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Auswahl der materialographischen Präparationsmethode eine entscheidende Rolle für die korrekte Charakterisierung der Mikrostruktur spielt. So führt eine ungeeignete Probenpräparation zu Artefakten, die in den meisten Fällen als unbeabsichtigte durch den 3D-Druck hervorgerufene Gefügefehler (Poren, Risse, nicht haftende Schichten, etc.) fehlinterpretiert werden.

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Brunčko, M., Kneissl, A. C., Gorše, L. and Anžel, I.. "Characterization of microstructure and magnetic properties of 3D printed bonded magnets made by fused deposition modeling" https://doi.org/10.1515/pm-2024-0013 © 2023 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, Germany

Zeitschrift

Practical Metallography, vol. 61, no. 3, 2024, pp. 170-181

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