Pesquisadores da Universidade de Saarland estão desenvolvendo novas ligas metálicas de vidro que poderiam reduzir as perdas de energia em motores elétricos usados em dispositivos como drones e e-bikes. A equipe, liderada pelo professor Ralf Busch, está utilizando a impressão 3D para fabricar componentes de motores a partir desses materiais amorfos. A União Europeia apoia a sua investigação com 3,5 milhões de euros.
Os motores elétricos perdem energia durante a operação devido à “perda de ferro”, que ocorre quando os campos magnéticos dentro do motor mudam constantemente de direção. Em metais cristalinos convencionais, pequenos elementos magnéticos devem mudar de orientação durante cada inversão de campo, criando atrito interno e desperdiçando energia na forma de calor. “As perdas diminuem drasticamente quando os cristalitos são extremamente pequenos, ou seja, de estrutura nanocristalina, ou quando a estrutura cristalina está totalmente ausente, ou seja, o materials é semelhante a vidro ou amorfo”, diz Ralf Busch.
As ligas de vidro metálico da equipe contêm 70-80% de ferro e não possuem a estrutura cristalina encontrada nos metais convencionais. Este arranjo amorfo permite que as regiões magnéticas se reorientem mais livremente quando os campos magnéticos mudam, reduzindo o desperdício de energia. “Como os vidros metálicos não possuem cristalitos, as regiões magnéticas – conhecidas como domínios de Weiss – não são obstruídas e podem se reorientar livremente quando o campo magnético muda”, explica Busch.
Encontrar ligas adequadas exigiu testar centenas de composições em cinco elementos químicos. Os pesquisadores identificaram três ligas que resistem à cristalização e funcionam com processos de impressão 3D. A equipe usa fusão de leito de pó a laser para construir componentes do motor camada por camada, com cada camada medindo 50 micrômetros de espessura.
O projeto AM2SoftMag inclui parceiros da Espanha, Itália, Polônia e Alemanha, com o parceiro industrial Heraeus AMLOY Applied sciences responsável pela impressão 3D de componentes magnéticos. O professor Matthias Nienhaus, especialista em tecnologia de acionamento da Universidade de Saarland, observa que “o desafio agora é desenvolver o processo para que funcione de forma confiável na prática e em escala industrial”.
Fonte: eurekalert.org