إميديا ماتيريالز الإسبانية تطبع زجاجاً معدنياً منخفض الفقدان بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

أخبار ar.wedoany.com، في 17 سبتمبر، أعلن معهد إميديا ماتيريالز الإسباني أحدث نتائج مشروع AM2SoftMag الأوروبي. ونجح فريق المشروع في تصنيع مادة زجاجية معدنية حديدية الأساس غير متبلورة بالكامل باستخدام عملية الانصهار بسرير المسحوق الليزري (LPBF)، بكثافة تشكيل تتجاوز 92%، مع انخفاض القسرية المغناطيسية إلى 44 أمبير/متر، بهدف تطبيقها في الأجزاء المغناطيسية اللينة مثل دوّارات وعضو الثابت للمحركات عالية الكفاءة. وقد نُشرت نتائج البحث في مجلة Acta Materialia.

صمم المادة الجديدة فريق بحثي من جامعة زارلاند الألمانية، وتشمل مكوناتها الرئيسية الحديد والسيليكون والبورون والنيوبيوم والنيكل، دون كوبالت أو عناصر أرضية نادرة. ويتمثل الابتكار الرئيسي للمادة في تحسين مقاومة إزالة التزجج، إذ يمكنها تشكيل سماكة حرجة تبلغ نحو 1 ملليمتر دون حدوث تبلور، أي ما يعادل نحو 10 أضعاف المواد التجارية المماثلة المتاحة حالياً.

يتولى فريق المعادن المستدامة في إميديا ماتيريالز مسؤولية تحسين معاملات التصنيع بعملية LPBF. واستخدم الباحثون استراتيجية مسح ليزري مزدوج مع فواصل زمنية مضبوطة بين عمليات المسح المتتالية لتقليل خطر التبلور الناتج عن التسخين والتبريد المتكررين أثناء التصنيع الإضافي. وحافظت العينات المنتجة نهائياً على بنية غير متبلورة بالكامل مع تحقيق كثافة مادية تتجاوز 92%.

كما تحقق فريق البحث من بنية المادة باستخدام حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني وتصوير مقطعي بمسبار الذرات. وأظهرت نتائج الاختبار توزيعاً عشوائياً للعناصر الكيميائية داخل المادة دون تشكيل بنية بلورية واضحة، مما يوفر أساساً بنيوياً للحفاظ على الخصائص المغناطيسية اللينة. وتُعد القسرية المغناطيسية البالغة 44 أمبير/متر التي تم تحقيقها من بين أدنى المستويات المسجلة لهذا النوع من الزجاج المعدني الحديدي الأساس المطبوع ثلاثياً.

عند استخدام الزجاج المعدني الحديدي الأساس في المحركات، يستهدف بشكل رئيسي خسائر التيارات الدوامية وخسائر التخلف المغناطيسي في مواد القلب الحديدي. وفي عملية LPBF التقليدية، تؤدي الدورات الحرارية الليزرية المتكررة عبر الطبقات المتعددة إلى تبلور الزجاج المعدني بسهولة، مما يضعف خصائصه المغناطيسية اللينة. وقد مكّن هذا البحث، من خلال تعديل تركيبة السبيكة وعملية الطباعة في آن واحد، الأجزاء المغناطيسية اللينة ذات الأشكال المعقدة من الحفاظ على بنيتها غير المتبلورة بعد التصنيع الإضافي.

يُموَّل مشروع AM2SoftMag من مجلس الابتكار الأوروبي عبر برنامج HORIZON-EIC-2021-PATHFINDEROPEN-01، برقم المشروع 101046870. وتشمل الجهات المشاركة جامعة زارلاند، وإميديا ماتيريالز، والمعهد الوطني الإيطالي للقياس، وجامعة برلين التقنية. وستركز المرحلة التالية من المشروع على تقليل العيوب الداخلية في القطع المطبوعة ثلاثياً، وتوسيع أبعاد التصنيع ونطاق العملية، وتحويل المادة الجديدة إلى نماذج أولية لدوّارات وعضو الثابت لمحركات عالية الكفاءة لإجراء التحقق من الأداء.