Magnetfelder aus dem 3D-Drucker

TU Wien gelingt Durchbruch

Magnetfelder aus dem 3D-Drucker

CD-Labor kann nun maßgeschneiderte, komplex geformte Magnete herstellen.

Nächster Erfolg für die TU Wien in Sachen 3D-Druck : Für bestimmte Anwendungen werden Permanentmagnete mit speziellen, maßgeschneiderten Magnetfeldern benötigt. Dazu müssen raffiniert geformte Magnete hergestellt werden - was bisher relativ aufwendig ist. Am Christian-Doppler (CD) Labor "Advanced Magnetic Sensing and Materials" an der Technischen Universität (TU) Wien ist es nun gelungen, komplex geformte Magneten im 3D-Drucker herzustellen.

Für Magnetsensoren beispielsweise werden spezielle Magnetfelder benötigt, deren Feldlinien auf ganz bestimmte Weise angeordnet sind. Als Beispiel nennt der Leiter des CD-Labors, Dieter Süss, in einer Aussendung der TU etwa ein Magnetfeld, das in einer Richtung ziemlich konstant ist, dessen Stärke sich aber entlang einer anderen Richtung stark verändert. „Man kann einen Magneten am Computer entwerfen und seine Form anpassen, bis sein Magnetfeld alle gewünschten Anforderungen erfüllt“, erklärt Christian Huber, Doktoratsstudent im Team von Süss.

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Magnetfelder aus dem 3D-Drucker
× Magnetfelder aus dem 3D-Drucker
Eine becherartige Form (rechts unten), hergestellt im 3D-Drucker. (c) TU Wien

Magnet-Drucker entwickelt

Herstellen lassen sich solche komplexen Magnete beispielsweise im Spritzgussverfahren. Doch dafür muss eine eigene Gussform hergestellt werden, was sich für die Produktion kleiner Stückzahlen kaum lohnt. Die Wiener Forscher haben daher ein Verfahren für einen Magnet-Drucker entwickelt, der ähnlich funktioniert wie herkömmliche 3D-Drucker, die Kunststoffstrukturen erzeugen, berichten sie im Fachjournal "Applied Physics Letters".

Sie verwenden dazu einen herkömmlichen, günstigen 3D-Drucker und speziell hergestellte Schnüre aus magnetischem Mikro-Granulat, das von einem Kunststoff-Bindematerial zusammengehalten wird. Im Drucker wird das Material erhitzt und mit einer Düse Punkt für Punkt an den richtigen Stellen aufgebracht. So entsteht ein dreidimensionales Objekt, das zu rund 90 Prozent aus magnetischem Material und zu zehn Prozent aus Kunststoff besteht.

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Magnetfelder aus dem 3D-Drucker
× Magnetfelder aus dem 3D-Drucker
Unterschiedliche magnetische Materialien können verarbeitet werden. (c) TU Wien

So funktioniert´s

Das Granulat wird zunächst in unmagnetisiertem Zustand eingebracht. Erst das fertige Objekt wird einem starken äußeren Magnetfeld ausgesetzt und dadurch zum Permanentmagneten. Die am Computer entworfenen Magnetdesigns können im 3D-Drucker mit einer Genauigkeit von weit unter einem Millimeter in einem Größenbereich von wenigen Zentimetern bis zu Dezimetern umgesetzt werden.

Im Magnet-Drucker lassen sich auf diese Weise laut Süss unterschiedliche magnetische Materialien verarbeiten, auch die besonders starken Neodym-Eisen-Bor-Magnete. Zudem eröffne das neue Verfahren neue Möglichkeiten, etwa die Verarbeitung unterschiedlicher Materialien in einem Magneten und damit ein sanfter Übergang zwischen starkem und schwachem Magnetismus.

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