作为欧盟AM2SoftMag（非晶金属软磁材料增材制造）项目的重要组成部分，德国萨尔兰大学的研究团队正在开发用于电机增材制造的非晶态金属玻璃合金。这项获得350万欧元欧盟资金支持的研究，由拉尔夫·布施（Ralf Busch）教授领衔，联合马蒂亚斯·宁豪斯（Matthias Nienhaus）教授及国际合作伙伴共同推进。
从电动自行车、无人机到电动牙刷，电机应用极为广泛，但在高速和小尺寸场景下仍存在效率瓶颈。这种低效主要源于“铁损”，即电机部件在反复磁化与去磁化过程中产生的能量损耗。在传统晶态合金中，材料微观结构阻碍了磁畴的连续重排，导致内部摩擦和发热。布施团队正探索利用无定形玻璃状合金来解决这一难题，这类材料因缺乏晶体结构，其磁滞损耗显著低于传统软磁铁合金。
新研发的金属玻璃合金能实现更平滑的磁化反转，有效降低发热并提升电机效率。布施教授指出，该技术有望降低各类电机的能耗，并延长无人机和电动滑板车等设备的运行范围。此外，该合金不含钴等关键战略元素，其铁含量高达70%至80%，在避免资源依赖的同时具备优异性能。布施教授曾与NASA及德国航空航天中心合作，并在国际空间站微重力环境下进行过相关实验，拥有多项先进合金系统专利。
金属玻璃的强度超过许多钢材，其无定形结构（缺乏长程原子有序性）赋予了卓越的磁性能。布施解释道：“由于金属玻璃没有晶粒，磁畴（魏斯畴）不受阻碍，在磁场变化时可自由重排，因此其磁学特性极适合用于电机。”目前，团队正利用激光粉末床熔融（PBF-LB）增材制造技术，以约50微米的层厚逐层构建电机部件。该工艺对冷却速率控制要求极高，以防止结晶并保留非晶结构。
开发适用合金极具挑战性，候选材料必须能形成玻璃态、具备合适磁性能且兼容增材制造工艺。团队评估了数百种成分，探索了五维成分空间，最终确定了三种能抵抗结晶并加工成完全非晶部件的合金。当前工作正聚焦于工艺规模化及PBF-LB参数优化。该项目 consortium 还包括柏林工业大学、赫氏AMLOY技术公司（德国）、IMDEA材料研究所（西班牙）、意大利国家计量研究所（INRIM）及波兰AMAZEMET公司，其中赫氏负责磁性部件的增材制造。
对于中国电机及增材制造行业而言，欧盟在“无钴”非晶合金与3D打印工艺结合上的突破，为突破传统电机效率天花板提供了新路径，未来在高端无人机及新能源汽车电机领域值得密切关注。
