Được thiết kế trên máy tính

"Sức mạnh của từ trường không phải là yếu tố duy nhất", Dieter Süss, Trưởng Phòng thí nghiệm cảm biến từ tính tiên tiến và vật liệu Christian-Doppler đặt tại Trường Đại học TU Wien nói. "Thông thường, chúng tôi cần có từ trường đặc biệt với các đường lực trường sắp xếp một cách rất cụ thể như từ trường tương đối ổn định theo hướng này, nhưng thay đổi về độ mạnh theo hướng khác". Để đạt những yêu cầu đó, nam châm phải được sản xuất với dạng hình học tinh xảo. "Nam châm có thể được thiết kế trên máy tính để hình dạng của nam châm được điều chỉnh cho đến nó đáp ứng tất cả các yêu cầu về từ trường", Christian Huber, nghiên cứu sinh tiến sỹ và cũng là đồng tác giả nghiên cứu giải thích.

Trước đây, để nam châm có dạng hình học như mong muốn, các nhà nghiên cứu đã áp dụng quy trình đúc phun. Tuy nhiên, quy trình này đòi hỏi phải lập khuôn mất nhiều thời gian và tốn kém, làm cho phương pháp này gần như không có giá trị cho hoạt động sản xuất quy mô nhỏ.

Các hạt từ cực nhỏ trong chất nền polime

Hiện nay, các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học TU Wien đã đưa ra một phương pháp đơn giản hơn nhiều để sản xuất vật liệu từ tính bằng máy in 3D. Máy in 3D tạo ra các kết cấu chất dẻo, đã xuất hiện được một thời gian và máy in nam châm hoạt động theo cách tương tự. Sự khác biệt là ở chỗ máy in nam châm sử dụng sợi đặc biệt của vi hạt từ, liên kết với nhau nhờ có vật liệu liên kết polime. Máy in làm nóng và đưa vật liệu đến từng vị trí mong muốn bằng vòi phun. Kết quả tạo thành vật liệu 3D gồm khoảng 90% vật liệu từ tính và 10% chất dẻo. 

Tuy nhiên, sản phẩm cuối cùng vẫn chưa có tính chất từ tính vì vi hạt từ được sử dụng trong trạng thái không từ tính. Cuối quy trình này, sản phẩm được cho tiếp xúc với từ trường bên ngoài mạnh, biến đổi nó thành nam châm vĩnh cửu.

Theo giải thích của Dieter Süss, phương pháp này cho phép họ xử lý các vật liệu từ tính như nam châm bo sắt neodymium cực mạnh. Thiết kế nam châm bằng máy tính hiện được thực hiện nhanh chóng và chính xác với kích thước dao động từ vài cm đến vài dm. 

Triển vọng mới 

Quy trình sản xuất nam châm vĩnh cửu bằng máy in 3D không chỉ nhanh chóng và có chi phí - hiệu quả, mà còn mở ra những triển vọng mới không thể có được bằng các kỹ thuật khác, ví dụ sử dụng các vật liệu khác nhau trong một nam châm duy nhất để tạo ra chuyển đổi nhẹ nhàng giữa trạng thái mạnh và yếu.