MagNEO：3D打印将帮助欧洲建立独立的磁铁供应链
根据世界经济论坛的数据，欧洲98%的高性能磁体依赖中国。如果中国明天停止出口，欧洲大陆的风力涡轮机、电动汽车电机和国防系统都将陷入停滞。MagNEO项目相信，3D打印可以改变这一局面。这些关键磁体通常由钕铁硼（NdFeB）等稀土元素（REE）制成，是现代技术不可或缺的，但其供应高度集中，使欧洲制造商面临地缘政治风险、价格波动和单一来源依赖。为降低这种脆弱性，MagNEO正在开发不含稀土元素的铝镍钴（AlNiCo）和高熵合金（HEA）磁体，并结合优化的电机设计。该项目由欧盟“地平线欧洲”计划资助（资助协议号101130095），获得了强有力的机构支持，以推进欧洲的自主性、创新和可持续发展目标。
为何3D打印能改变磁体格局
MagNEO专注于“间隙永磁体”，即性能介于低成本铁氧体磁体和高性能稀土磁体之间的材料。通过先进的增材制造（AM）工艺提升AlNiCo和HEA磁体的性能，该项目为可再生能源、清洁交通和工业应用提供了商业上可行的替代方案。“增材制造让我们能够以传统铸造根本无法实现的方式设计磁体——排列晶粒、控制相态、定制性能，并为电机和发电机塑造复杂的几何形状，”项目协调人Spyros Diplas表示。增材制造使MagNEO能够精确控制微观结构和晶粒取向，使团队能够沿着易磁化轴排列晶粒，并促进富铁钴纳米级微晶的形成，直接改善形状各向异性、热稳定性和每公斤性能。
在热处理过程中，调幅分解会自然地组织富铁钴相，而增材制造让团队能够优化其尺寸和排列，以提高矫顽力和磁能积，同时保持工艺的可扩展性。小批量、本地化的定制磁体生产也成为可能，这支持了那些供应链安全至关重要的战略部门。高通量电弧熔炼实验和实验室规模的增材制造验证了模型预测，帮助联盟在扩大到工业规模制造之前快速筛选出最强的合金候选材料。小规模的粉末床激光熔融（PBF-LB）试验确定了实现理想微观结构的最佳激光参数和冷却条件。将生产规模扩大到超过1公斤，同时保持晶粒取向并避免缺陷，仍然是一个主要挑战，团队正在积极制定策略——目前仍处于保密阶段。
谁来参与项目
MagNEO联盟汇集了16家主要的行业参与者，结合工业、研究和学术专长，覆盖完整的磁体价值链。挪威科技工业研究所（SINTEF）负责协调项目，并领导多尺度建模、先进表征、高通量合成、回收策略和社会科学研究。芬兰国家技术研究中心（VTT）负责开发用于AlNiCo和HEA硬磁的增材制造工艺，包括后处理热处理和表征。奥斯陆大学提供结构和磁性表征，而CRF和The Switch则专注于技术经济分析。尼康SLM解决方案公司负责大规模增材制造磁体生产，TALOS负责管理、创新支持和成果转化。
专业活动分布在各个合作伙伴之间：3D-Components负责磁性建模和磁体驱动设计；AIMEN致力于先进表征、定向能量沉积-激光束（DED-LB）高通量合成和回收验证；Magneti Ljubljana涵盖热和热磁处理、均质化、退火、磁化和最终生产。CEIT支持建模、表征、粉末合成和回收；Conify开发激光粉末床熔融（LPBF）参数和表面优化；IRES进行生命周期评估和成本分析；克雷姆斯继续教育大学支持磁体设计；BioG3D验证回收策略；雅典国家技术大学（NTUA）管理从报废产品中选择性回收镍、钴和铜。
可持续性、循环性与欧盟气候目标
资源独立只是目标的一部分——MagNEO还在设计一个循环、低碳且具有韧性的供应链。该项目开发可持续的、不含稀土的AlNiCo和HEA磁体，以减少对关键原材料的依赖，同时促进循环经济原则。通过使用综合生命周期可持续性评估（LCSA），MagNEO评估生产过程中的环境、经济和社会影响。MagNEO与《欧洲绿色协议》和“减碳55%”（Fit for 55）目标保持一致，加速清洁交通和可再生能源领域的低碳技术发展，支持欧盟到2030年将温室气体排放减少55%的目标。在“欧盟能源计划”（REPowerEU）下，它通过减少对进口稀土和钴的依赖来加强能源安全。
为支持循环经济，MagNEO正在为报废磁体、增材制造残留物以及从锂离子电池中回收的金属制定回收策略。闭环回收确保增材制造粉末和长寿命AlNiCo磁体重新进入生产环节，降低对新开采材料的依赖。
MagNEO的第一年：开创无稀土磁体创新
在第一年，项目专注于奠定基础：开发新型磁体成分和改进增材制造工艺。团队通过高通量合成、机器学习辅助建模和先进表征技术，在新AlNiCo成分上取得了重大突破，提高了矫顽力。Diplas解释说，创新很少没有挑战。确保增材制造磁体的结构完整性，以及解决早期建模结果显示其在高低速电机中可能性能不足的问题，是关键障碍。联盟正在完善增材制造参数，并在发电机、推进系统和热泵中应用替代设计实践。“第一年得出的最关键经验强调了共同开发的重要性：材料进步必须与电机和设备设计紧密结合，而不是作为顺序、孤立的活动进行，”Diplas说。这种并行方法确保新磁体性能在实际应用中得到充分利用，并指导着项目在其48个月时间框架内的第二年工作，进行迭代优化和现实世界测试。
从实验室到工业：MagNEO的路线图
基于其突破，MagNEO继续朝着建立欧洲无稀土磁体供应链的目标迈进。联盟正在努力改进AlNiCo成分、扩大试点生产规模并开发演示磁体。通过明确的里程碑和定期审查密切监控进展，确保材料开发、增材制造工艺和演示器制造保持协调，并与项目的独立性和可持续性总体目标保持一致。
Diplas补充说，除了具体指标，该项目还关乎欧洲更广泛的技术和工业自主权。“MagNEO不仅仅是关于磁体，它关乎欧洲掌控自己的技术和资源，”他强调。“从减少对进口稀土的依赖，到建立有韧性、循环的供应链，从减少碳足迹到创造就业机会，每一项成就都在推动欧洲走向一个自主、可持续和有竞争力的未来。”
展望未来，联盟预计MagNEO磁体将融入欧洲工业，并已制定应急计划，以应对试点规模生产或合金开发中可能出现的延迟。
超越磁体：3D打印助力欧洲供应链韧性
MagNEO并非唯一利用增材制造来加强欧洲工业独立性的倡议。在各个领域，3D打印正成为减轻对外部供应商依赖、减少供应链瓶颈和加速本地化生产的关键工具。在近期发展中，欧洲机床工业及相关制造技术协会（CECIMO）发布了《欧洲竞争性增材制造行业宣言》，该宣言由代表欧洲增材制造生态系统的十个国家协会共同签署。该宣言标志着为推进欧洲增材制造产业、同时增强其快速应对供应链中断的能力而进行的协调努力。
此外，3D技术提供商Sicnova在西班牙成立了军事和国防领域特殊应用与工艺认证中心（CEDAEC）。该设施专门用于国防领域的先进制造和部件认证，增强了该国本地生产关键部件和维护战略领域运营连续性的能力。
中国3D打印网编译文章
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