科學(xué)家將在明年底前3D打印首個感應(yīng)電動機(jī)

        近日，美國聯(lián)合技術(shù)公司研究中心（UTRC）的研究人員與美國能源部的ARPA-E（Advanced Research Project Agency-Energy ）項目簽訂了一份合同，目的是開發(fā)出一種不利用稀土類磁鐵的感應(yīng)電動機(jī)，這種電動機(jī)可以在電動汽車上使用。

        不過，他們并不是獨立完成這個復(fù)雜的項目，而是與康涅狄格增材制造中心、賓州州立大學(xué)和Wayde Schmidt一起合作。UTRC的項目負(fù)責(zé)人解釋了他們的研究方式：

        “我們原來的設(shè)想是開發(fā)出一臺可以同時3D打印出銅導(dǎo)體、絕緣組件和鋼片的機(jī)器，當(dāng)這些部件打印完成了，一臺電動機(jī)也就出現(xiàn)了。但是當(dāng)前我們離在一臺機(jī)器里同時使用種材料進(jìn)行制造還有巨大的技術(shù)鴻溝，于是我們將問題分解，然后集中力量各個擊破。”

        感應(yīng)電動機(jī)

        由于開發(fā)人員決定使用3D打印制造出發(fā)動機(jī)，那么傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)技術(shù)構(gòu)架顯然已經(jīng)不太合適，因此他們決定還要對發(fā)動機(jī)進(jìn)行重新設(shè)計，使其更加適合增材制造（即3D打?。┘夹g(shù)。于是研究團(tuán)隊設(shè)立了一個專門完成電動發(fā)動機(jī)重新設(shè)計任務(wù)的負(fù)責(zé)人Jagadeesh Tangudu。Tangudu介紹了開發(fā)一種新的發(fā)動機(jī)設(shè)計思路：

        “該項目的主要目的是設(shè)計出專門的發(fā)動機(jī)，這種發(fā)動機(jī)是假設(shè)在增材制造技術(shù)條件下最大限度地提高能源效率。我們并沒有對發(fā)動機(jī)設(shè)計進(jìn)行限制，因此它最終的樣子可能相當(dāng)非傳統(tǒng)甚至非常怪異。顯然，我們會面臨許多技術(shù)難題?！?br />
        目前，該研究團(tuán)隊唯一愿意確認(rèn)的是，他們計劃到2015年底之前拿出一個原型出來。

        此外由于開發(fā)要求是不使用稀土類磁鐵，Lawrence Livermore國家實驗室（LLNL）和布朗大學(xué)的研究人員正一起合作，開發(fā)一種交換彈性磁鐵，這種磁鐵既具有超強(qiáng)的磁力，又減少了對稀土材料的需求。

        制造交換彈性磁鐵需要硬質(zhì)和軟質(zhì)兩種類型的磁性材料的組合。硬質(zhì)材料的特性是非常難以消磁，而軟質(zhì)材料則是在磁場撤消之后仍能保持較高的磁性。這兩種屬性分別被稱為矯頑磁性（coercivity）和剩磁現(xiàn)象（remanence）。

        由于制造交換彈性磁鐵需要這兩種極端材料的精確配比，因而更適于使用3D打印技術(shù)制造。

        要制造一個交換彈性磁鐵，這些材料必須以類似棋盤的方式放置，它們之間的間距以納米計。CMI公司磁性推力研究負(fù)責(zé)人Scott K. McCall博士解釋說：“訣竅是，你需要將軟質(zhì)材料與硬質(zhì)材料之間的間隔保持在一個磁疇壁的距離，在許多材料中，這也就是幾納米遠(yuǎn)。這只是一個簡單的想法，但為了能夠使材料的控制達(dá)到這樣的水平，有的人一直努力了20年。我們認(rèn)為通過一些先進(jìn)的制造方法，我們就能夠一塊一塊地構(gòu)建交換彈磁性體。”