金牌会员
已认证
2026年,软磁材料的增材制造连续传出进展。4月,一篇发表于Sage期刊的研究把"拓扑优化"直接落到增材制造——三种经拓扑优化的磁芯形状被打印出来,验证了复杂磁路可被自由构建[1];7月,Wiley旗下期刊报道了一种网络结构强化的Ni-50Fe软磁合金,针对传统铸造软磁材料力学性能与耐蚀性不足的短板给出新解[2];而3月的一篇研究,则聚焦"高负载可打印软磁复合材料"的加工诱导磁软化难题——揭示了增材路径下磁性能退化的机理[3]。
这些进展共同指向一个命题:软磁材料,正在从"压制烧结的块体"走向"按磁路自由生长的复杂构件"。
而这条路的底层逻辑,恰恰是粉末冶金——以及粉末挤出打印(PEP)。
软磁材料:粉末冶金的"隐形功臣"
电机、电感、变压器、电磁阀里的"软磁"材料(如铁硅Fe-Si、铁镍Ni-Fe),其主流制备路线本就是粉末冶金:把绝缘包覆的铁基粉末与粘结剂混合、压制、烧结,做成"软磁复合材料(SMC)"——每个磁粉颗粒被绝缘层包裹,涡流损耗低、可三维磁路设计。
传统SMC的瓶颈在于:形状受模具约束,复杂磁路难以成型。拓扑优化磁芯要做成立体异形,机加工与模压都力不从心。
增材的难题:磁性能为何"打不出来"
前述3月研究点破的关键词是"加工诱导磁软化"(processing-induced magnetic softening):高能束增材(激光/电子束)在熔融-凝固过程中,会引入热应力、相变与氧化,反而削弱软磁性能。
这正是直接增材做软磁材料的"雷区"——想自由成型,先得保住磁性能。
PEP视角:软磁复合材料,本就是PEP的"工艺同构"
PEP的技术基因,与软磁复合材料(SMC)的制备逻辑高度同构:
1."粉末+粘结剂挤出"=SMC的增材实现:PEP在螺杆挤出阶段,正是把金属粉末与粘结剂混炼、低温成型,再统一脱脂烧结。这一流程,与SMC"绝缘包覆磁粉+粘结剂→成型→烧结"的粉末冶金逻辑几乎一致——PEP是把SMC做成了自由成型的增材工艺。凡粉末冶金可用的Fe-Si、Fe-Ni等软磁体系,PEP均可适配。
2.低温成型,避开"磁软化"雷区:PEP在室温附近完成成型,不依赖高能束熔融,天然规避了激光/电子束路径下的"加工诱导磁软化"。对软磁材料而言,这意味着更可控的磁性能窗口——这也正是前述研究着力攻克、而PEP路线在工艺机理上占优之处。
3.拓扑磁路,自由生长:4月那项"拓扑优化→增材磁芯"的研究,验证了复杂磁路可被自由构建。PEP的增材逻辑与此同向:电机定子、一体化电感磁芯、异形变压器铁芯,可按磁路设计一次成型,无需拼装。
4.一致性好,契合量产:软磁件多用于批量电机与电力电子。PEP设备(如UPS-556双喷嘴,最大500×500×600mm)配合ARTISAN软件与统一脱脂烧结产线,在一致性、材料利用率与规模化上具备友好性。
从"磁粉"到"磁路"的产业信号
新能源与电动化,把电机效率推向新高度。高效电机对低损耗、三维磁路、一体化磁件的需求,正把软磁材料从"压制块体"推向"增材构件"。
当学界用拓扑优化与新型合金把软磁材料推向更高性能,PEP这条"3D打印+粉末冶金"的间接路线,早已在工艺机理上把软磁复合材料跑成了可自由成型的增材工艺。两条路,终点一致:让磁路,按设计生长。
引用信源:
[1] Sage 期刊,2026-04-13,"From topology optimization to additive manufacturing of soft magnetic materials"(拓扑优化软磁磁芯增材制造)
[2] Wiley (RAR),2026-07-23,网络结构强化 Ni-50Fe 软磁合金
[3] Springer (CML),2026-03-05,"Processing-induced magnetic softening in high-loading printable soft magnetic composites"(高负载可打印软磁复合材料加工诱导磁软化)


