3D-MAGNET

Artículos científicos

• Álvaro Bonilla, Uxua Jiménez-Blasco, Juan Luis Gómez-Cámer, Eneko Garaio, José Ignacio Pérez-Landazábal, Álvaro Caballero, Boosting Li-S batteries through the synergistic effect of recycled ferrites and external magnetic induction, Journal of Power Sources, Volume 628, 2025, 235856, ISSN 0378-7753.

Comunicaciones en congresos

• 13th Joint European Magnetic Symposia. 27/08-01/09/2023. Madrid, Spain. “Innovative recycling method of soft ferrite cores by ball milling to obtain printable composites”. Uxua Jiménez-Blasco, Eneko Garayo, Juan Jesús Beato-López, Alberto Lopez-Ortega, Antonio Urbina, Vicente Sanchez-Alarcos, Vicente Recarte, Cristina Gómez-Polo, Jose Ignacio Pérez Landazábal. Universidad Pública de Navarra, Pamplona, Spain.

Ferrita magnetikoak, batez ere zarata elektromagnetikoa arintzeko erabiltzen direnak, munduan gehien saltzen den material magnetikoa dira. Hazkundearen eragile nagusietako bat automobilgintza da. Izan ere, industria horrek eragin du materialaren eskaria handiagoa izatea, sektorea mugikortasun elektrikorantz joatearen ondorioz.

Gaur egun, ferrita horiek geometria sinpleak dituzte, guztiz trinkoak dira eta ez daude optimizatuta erabiltzen diren gauza askotarako. Gainera, energia-gastu handia behar dute fabrikatzeko, eta pisu handia dute azken osagaiarekin alderatuta. 3D inprimatze gehigarriak eskaintzen digun fabrikazioko malgutasunari esker, sortutako osagai/gailu elektronikoa arindu eta erabilera elektroniko jakin batera egokitu daiteke. Hala ere, merkatuan produktu komertzial eskuragarririk ez dagoenez, hori egin ahal izateko material berriak garatu behar dira. Gainera, ekipo elektronikoen balio-bizitza amaitzean, hondakin-material asko hondakinak kudeatzeko instalazioetan amaitzen da, berrerabiltzeko helburu zehatzik gabe.

Arazo hori konpontzeko, 3D-MAGNET proiektuak seinale elektromagnetiko zaratatsuak blokeatzeko gaitasuna duten 3D bidez inprimatutako osagaiak garatzea aurreikusten du, bi funtsezko kontzeptutan oinarrituta:

• Erabiltzen ez diren osagai elektronikoetatik abiatuta, ferrita birziklatuak erabiltzea, ekonomia zirkularra
• Osagai horiek ekodiseinatzea 3Dn inprimatzeko, erabilera jakin bakoitzerako itxura-alderdien optimizazio zehatza kontuan hartuta, osagaiak arintzeko eta behar-beharrezkoa den material aktiboaren kantitatea bakarrik erabiltzeko.

Laburbilduz, 3D-MAGNET proiektuan seinale elektromagnetiko zaratatsuak blokeatzeko gaitasuna duten 3D bidez inprimatutako osagaiak garatzea aurreikusten da, bi funtsezko kontzeptutan oinarrituta: erabiltzen ez diren osagai elektronikoetatik abiatuta, ferrita birziklatuak erabiltzea, ekonomia zirkularra txertatuz; eta osagai horiek ekodiseinatzea 3Dn inprimatzeko, erabilera jakin bakoitzerako itxura-alderdien optimizazio zehatza kontuan hartuta, osagaiak arintzeko eta behar-beharrezkoa den material aktiboaren kantitatea bakarrik erabiltzeko.

Lorpen nagusietako bat izan da matrize polimerikoan erabilera elektronikorik gabeko ferritak sartzea lortu izana. Horretarako, ferrita horiek ehoketa fisikoko prozesuak jasan dituzte. Partikula-neurri egokia eta propietate kristalografiko egokiak lortzeko ehoketako baldintza egokiak aurkitu dira. Gainera, partikula horien kopuru handia duen harizpi bat garatzea lortu da, 3D bidez inprimatzeko.

Fig.1. a) Ferrita-hautsa; b) Partikulak matrizera gehitzea. c) Konpositea. d) Harizpia.

Proiektuan zehar, hainbat osagai inprimatu dira garatutako hainbat harizpirekin, eta hautatutako teknologiarako egokiak direla egiaztatu da.

2. irudia. Harizpia inprimatzen eta hainbat antolaketarekin inprimatutako piezak.

Material magnetikoen ezaugarriak zehaztea oso konplexua da; metodologia ugari daude eta normalean neurketarako sistema konplexu, fin eta oso garestia behar du. Proiektu honetan, berrikuntza gisa, ahalik eta metodologia sinpleenak eta, batez ere, kostu txikikoak moldatzen lan egin da, proiektuan zehar garatu diren ferriten eta konpositeen ezaugarriak zehazteko.

Horretarako, transmisio-lerro ardazkide bat diseinatu, simulatu eta, azkenik, fabrikatu da, inprimatutako ferriten S parametroak neurtu ahal izateko.

3. . irudia. Transmisio-lerro ardazkidea diseinatzea, simulatzea eta fabrikatzea.

Lortutako emaitza errealak simulatutakoen antzekoak dira, S₁₁ parametroa behar bezain txikia izanda (islapen txikia) eta S₂₁, berriz, behar bezain handia izanda (indargabetzerik ez du eta, beraz, ia seinale osoak zeharkatuko du gailua). Bi egoera horiek beharrezkoak dira nahi den ezaugarriak zehazteko prozesua egiteko.

Gainera, PCB komertzial baten osagai erradiatzaileak estaltzeko pieza bat garatu da (negatiboan inprimatuta), lortutako indargabetzea ikusteko. Eremu hurbileko zunden bidez erregistratutako seinalea hiru egoeratan neurtu da: elementu pantailatzailerik gabe, harizpia garatuta duen 3Dn inprimatutako pieza batekin eta WÜRTH markako 30410SA6 ferrita-xafla batekin.

4. Irudia Zirkuituan eremu hurbileko zundekin erregistratutako seinalea

3Dn inprimatutako pieza erabiliz, indargabetze ertaina lortu da.

Hondakin-materialetik abiatuta antolaketen oinarriak finkatzeko balio izan du proiektuak, ferritei beste aukera bat emanez. Gainera, material horiek neurtzeko sistema bat izatea lortu da eta, ferrita komertzialekin alderatuta, indargabetzea ikusi da. 3D-Magnet proiektuak ikerketa-ildo berri oso interesgarriak eta munduan punta-puntakoak ahalbidetu ditu.