是的，多亏了对电工钢、铜导体和电机电介质增材制造技术的研究，这是有可能实现的。
Leland Teschler，《设计世界》执行主编
检查一个工业电机的内部，你会看到所有的组件都在高温和显著水平的电能的环境中运行。这些环境似乎与今天3D打印机的零件不兼容。
但不要把它告诉联合技术公司的研究中心的研究人员。根据能源ARPA-E（高级研究项目机构 - 能源）计划的合同，UTRC团队正在使用仅使用添加剂制造方法生产30千瓦的感应电动机。具体而言，该团队正试图定义一种可加工的电动机，能够使用不涉及稀土磁铁的电动机技术在零至12K转速的速度范围内连续地输送50kW峰值30kW。目标应用：电动车辆供电。
UTRC项目负责人Wayde Schmidt说:“我们最初的建议是设计一台可以制造铜导体、介质组件和钢层合板的机器，它们都位于同一位置，彼此相邻，具有最先进的性能。”“但在我们能够在一台机器上同时制造这三种材料的部分之前，还有一个巨大的技术差距需要弥合。所以我们把问题分成更小的部分，每个部分都可以有重点地解决。”
UTRC一直在努力制造了大约一年，一半的合作伙伴，包括康涅狄格大学的康涅狄格大学和工程咨询公司Ricardo Plc。作为一个临时阶段，研究人员的目标是使用似乎最适合手头的任务的制造方法从三种材料中的每一种部分。
“制造多种材料是一个挑战，每种材料都需要不同的加工步骤，这可能与其他两种材料不兼容，”施密特说。“最终，拥有三台独立的机器可能更有意义。”
施密特说，该小组正在探索激光添加剂的方法，如直接金属激光烧结或粉末床聚变来制造铜导体。但是，要制造出和普通铜线一样工作的3d打印铜导线是非常困难的。
“目前最先进的添加剂铜还不足以满足我们的需求。所以，在我们推动激光技术发展的同时，我们正在寻找其他方法。”“我们正在研究更简单的方法，如渗透模具，以制作具有我们需要的电导率的精细特征的铜铸件。”
类似地，该小组正在研究替代介质材料，如氧化铝(氧化铝)，它可能具有双重功能，作为电机内部的介质和铜导体可以铸造的模具。
“例如，我们可以取消用于催化燃烧器的货架上的氧化铝蜂窝结构，并将它们转化为我们可以铸造铜的模具。这使我们能够立即获得良好的铜质，紧邻绝缘结构，给我们一个可测试的原型，“Schmidt解释说。“我们不一定利用陶瓷的添加方法，但我们正在寻找粉末床方法和造成施加介质结构的铸件。”
同样，研究人员承认，获得电机部件钣金最经济的方法是从板材中获得。但从长远来看，他们正在研究用激光沉积的方法来制造具有正确晶粒结构的电工钢。特别是，他们认为激光工程的网络成形技术对电工钢有很大的应用前景。该技术的特点是，将金属粉末注入由聚焦激光束形成的熔池中，可以创造出尺寸适合于工业电机应用的物体。
UTRC的工作不仅仅是3 d打印技术电机部分。传统的电机结构很可能无法很好地转化为3D打印版本。因此，研究人员也在试图弄清楚3d打印感应电机的设计应该是什么样子的。
“该项目的主要部分致力于找到一种电动机设计，使得在假设结构可以用添加剂制造制造的假设下最大化功率效率，”电机设计任务领导者和UTRC员工科学家Jagadehing Tanudu说。“我们还没有限制电机设计。它最终可能是非常非传统的。但有很多挑战。例如，牵引应用需要在很多速度范围内需要恒定的功率。通常的方法是使用Flux弱化作为击中高速操作的方式，但感应电机特性不会借给这种弱势的弱点。这里有一些创新的机会，但这就是我在这一点上所说的一切。“
虽然研究人员不会透露太多关于电机设计的信息，但他们承认，他们希望在2015年底交付的第一个原型机将只会有额外制造的定子组件。转子将用常规方法制造。
此外，该团队还没有让任何3D打印机制造商参与该项目。“我们还没有与机器制造商进行任何讨论，”施密特说。“我们仍然专注于试图展示我们需要的结构，并解决技术挑战。随着2015年项目的接近尾声，我们可能会确定正确的技术和相应的机器。与机器制造商合作开发一些我们所学到的东西可能是一个后续的项目机会。”
磁铁的马达
当然，UTRC正在研究的感应电机设计并不使用磁铁。这是否意味着其他的电机技术，如永磁电机不能被添加?
不一定。美国能源部关键材料研究所(DoE ' s Critical Materials Institute)的另一个研究小组正试图开发一种超强磁铁，可以大幅减少稀土材料的使用。除了将稀土含量减少75%或更多之外，这一努力似乎还能产生一种磁铁，可以通过3D打印技术用于建筑。
这项工作是由劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的一个团队领导的，该团队与布朗大学的一个团队密切合作。其目的是开发一种所谓的“交换弹簧磁铁”。交换弹簧磁铁基本上是由具有高剩磁(去磁后剩余的磁性)的软磁材料和具有高矫顽力(意味着磁铁一旦初始磁化就不能轻易退磁)的硬磁材料组成的。当软硬磁性材料以一种特殊的方式结合时，得到的磁体具有高剩磁和高矫顽力。
“诀窍是您需要在软材料之间具有间隔开的硬质材料，使它们之间的分离距离仅在磁畴壁的顺序上。在许多材料中，结果是少数纳米，“CMI的副磁铁推力领导者斯科特K. McCall博士。
制造一个交换弹簧磁铁需要在5到10纳米的间隔上布置一个软硬磁性材料的棋盘图案。麦考尔说:“这是一个简单的想法，但试图在那种程度上控制材料是人们20年来一直在研究的事情。”“我们认为，利用我们的一些先进制造方法，我们将能够一块砖一块砖地建造交换弹簧磁铁。”
其中一个思想CMI用于设计硬磁性材料是以硬磁体开始，以某种方式以类似于M＆M糖果的方式用软壳涂覆。对于该方法成功，必须平滑芯材料 - 当通过将散装材料研磨成超细粉末制备时，纳米粒子倾向于具有锯齿状边缘。布朗大学的研究人员提出了一种使用具有光滑表面的化学制造硬磁铁的方法。LLNL的CMI团队正在开发一种涂覆这些硬磁芯的方法，该方法可以精确地控制软层的厚度，从而涉及颗粒的尺寸。
麦考尔认为，制造类似m&m巧克力豆结构的磁性材料的一个有趣之处在于，它的沉积可以通过3D打印处理，而且可以对材料的厚度有足够的控制。他还认为，通常用于3d打印金属的烧结过程可以以一种不会破坏磁铁颗粒结构的方式进行管理。他说:“如果你有一个大的表面积，那么你需要烧结材料的温度就稍微低一些。”“我们想到的先进制造方法将使用压力和热量烧结整个最终产品，并可能在同一时间施加磁场。”
但CMI的交易所弹簧磁铁还需要一段时间才能准备就绪。McCall认为这项努力可能会在三年内接近工业伙伴。他说，CMI还没有与3D打印机制造商讨论打印磁铁的可能性。但他表示，意识到这个想法的工业磁体制造商发现它“很有趣”。
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