Физики Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) будут печатать на 3D-принтере уникальные магниты, магнитные системы, магнитомягкие элементы. Образцы, напечатанные на этом принтере, могут пригодиться почти в любой сфере — от медицины до космоса. К примеру, могут быть использованы для создания роботов-помощников хирургов в чистке артерий и вен или при установке стентов. По словам доцента кафедры магнетизма и магнитных наноматериалов УрФУ Алексея Волегова, сейчас ученые решают, какие магниты начнут печатать первыми.

«Либо магниты на основе соединений самария и кобальта. Их можно будет использовать в подлодках, на космических станциях, на кораблях, то есть там, где очень сильные перепады температур и к магнитам предъявляются особые требования в плане стабильности свойств. Либо простые, на основе сплава неодима, железа и бора, которые работают при обычных температурах. Такие магниты используют в смартфонах, жестких дисках, датчиках автомобильных двигателей. К примеру, такие магниты установлены в электродвигателях Tesla последнего поколения», — рассказывает Алексей Волегов.

Ученые будут создавать магниты небольшого размера. Их запросам подошла единственная на мировом рынке модель принтера немецкой фирмы. Принтеров, которые могут печатать из металлических порошков и имеют открытые настройки параметров печати, в мире немного. Эти принтеры преимущественно используются в организациях, занимающихся научными исследованиями.

Третья пробная деталь, которую напечатали на 3D-принтере: нижние уровни башни с винтовой лестницей и перилами
Третья пробная деталь, которую напечатали на 3D-принтере: нижние уровни башни с винтовой лестницей и перилами

«Наша модель, наверное, единственная в мире, которая соответствует нашим целям. Принтер позволяет получать образцы из металлических порошков технологиями селективного лазерного сплавления и селективного лазерного спекания. В первом случае частицы порошка полностью переплавляются, во втором — чуть-чуть подплавляются на границах. В мире на сегодня порядка 20 опубликованных научных работ, авторы которых пробовали печатать магниты. А работы по селективному лазерному сплавлению вообще по пальцам одной руки можно пересчитать», — поясняет Волегов.

На данном этапе работы напечатанные образцы требуют постобработки (сейчас ученые намагничивают детали после печати). Чтобы принтер сразу печатал магниты с конкретными свойствами, необходимо научить его работать с конкретными порошками и печатать необходимые образцы. По словам Алексея Волегова, такие работы могут занять от полугода до нескольких лет.

Первыми, чтобы проверить точность принтера (геометрические формы, соблюдение размеров, углов), в качестве пробных образцов ученые напечатали три небольшие детали. Первую отправили в Германию для донастройки оборудования (на доли процентов в конкретных областях). Вторая — планетарная шевронная передача — неразборная система, которую можно получить только методом 3D-печати. Третья деталь — нижние уровни башни с винтовой лестницей и перилами.