تستحوذ المغناطيسات المتلبدة من نوع النيوديميوم-الحديد-البورون (NdFeB) حاليًا على حوالي 80٪ من سوق المغناطيسات العالمية من نوع NdFeB، وهذه الهيمنة تنبع من خصائصها المغناطيسية الاستثنائية. يتم تصنيع هذه المغناطيسات عبر عملية صناعة المساحيق المعدنية والتي تتضمن الطحن والضغط والتحميص والتشطيب الآلي، وتتميز المغناطيسات المتلبدة بإعادة مغناطيسية عالية (Remanence) وقوة تحفيزية (Coercivity) ومنتج طاقة عالي، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب مجالات مغناطيسية قوية. على سبيل المثال، في المحركات عالية الأداء وتوربينات الرياح والإلكترونيات الدقيقة، توفر المغناطيسات المتلبدة من نوع NdFeB مثل الدرجة N52 (كما هو معروض في
مغناطيس AIM ) قوة لا تُضاهي، حيث تصل منتجات الطاقة فيها إلى 52 MGOe.
AIM Magnet، الشركة الرائدة في التصنيع والتي تأسست عام 2006، تجسد هذه الهيمنة بسعة إنتاج سنوية تبلغ 500 طن، مدعومة بـ300 ماكينة متقدمة. شهادات الأيزو (ISO)، والروش (ROHS)، والريتش (REACH) التي تحصلت عليها الشركة تؤكد موثوقية المغناطيسات المتلبدة، والتي عززت من قيادتها في السوق ضمن الصناعات التي تتطلب حلولًا عالية الأداء. أدرج صورة: عملية إنتاج المغناطيسات الرابطة النيوديميوم-الحديد-البورون NdFeB أو منتج من الفئة N52.
رغم انتشار المغناطيسات المتلبدة، إلا أن المغناطيسات الرابطة من نوع ندفيب (NdFeB) تظهر كأسرع قطاع نمو، ويدفع هذا النمو مرونتها في التصميم وفعاليتها من حيث التكلفة. يتم تصنيع المغناطيسات المرتبطة عن طريق خلط مسحوق ندفيب (NdFeB) مع مواد رابطة بوليمرية (مثل الإيبوكسي، والنايلون) ثم تشكيلها عبر صب الحقن أو التشكيل بالضغط—مما يسمح بتكوين أشكال معقدة، وهياكل ذات جدران رقيقة، ومزايا متكاملة تلبي الاحتياجات الصناعية المتغيرة.
من بين العوامل الرئيسية الدافعة لنمو المغناطيسات الرابطة:
-
مرونة التصميم : يمكن تشكيلها في أشكال معقدة، مثل المكونات المغناطيسية المستخدمة في وحدات الشحن اللاسلكي (على سبيل المثال: مغناطيسات MagSafe) أو الحساسات الصغيرة، بما يتماشى مع مجموعة AIM Magnet من الحلول المغناطيسية المخصصة الحلول المغناطيسية .
-
خصائص الخفة : في الإلكترونيات والتطبيقات automotive، توفر المغناطيسات المرتبطة ميزة وزن تصل إلى 30-50% مقارنةً بالمغناطيسات المسننة، مما يدعم اتجاهات التصميم الخفيف الوزن.
-
خفض تكاليف الإنتاج : يلغي عملية الحقن الحاجة إلى التشغيل الآلي اللاحق، مما يقلل من وقت التصنيع والتكاليف.
: على الرغم من أن المغناطيسات المرتبطة تمتلك أداءً مغناطيسيًا أقل (منتجات الطاقة تتراوح عادةً بين 8-15 MGOe)، فإن قابلية استخدامها المتزايدة تغذي معدل نمو سنوي مركب متوقع بنسبة 7-9% حتى عام 2030. إدراج صورة: عملية حقن المغناطيس المرتبط أو تطبيق المنتج في الإلكترونيات الاستهلاكية.
يعكس المشهد المزدوج في السوق توازنًا بين الأداء والمرونة. فتظل المغناطيسات المتلبدة تحتفظ بمكانتها القوية في التطبيقات عالية القدرة (مثل المحركات الصناعية وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي الطبية)، بينما تجد المغناطيسات الملبدة مواقع لها في الإلكترونيات الاستهلاكية وأجهزة استشعار السيارات والأجهزة المصغرة. ونموذج حلول AIM Magnet الشامل الذي يقدم كلاً من الحلول القياسية والمخصصة
المغناطيسات النيوديميوم ـ يبرز كيف تستفيد الشركات المصنعة من التقنيتين لخدمة احتياجات متنوعة.
إن التحول السريع نحو الكهرباء في صناعة السيارات هو القوة الرئيسية وراء نمو المغناطيسات الملبدة من نوع NdFeB، مع معدل نمو سنوي مُركب متوقع بنسبة 9.2% للفترة 2024-2030. تحتاج المركبات الكهربائية (EVs) إلى مكونات مغناطيسية خفيفة الوزن وفعالة لمحركات الدفع وأنظمة العاكس والأجهزة الاستشعارية - وهي مجالات تتسم فيها المغناطيسات الملبدة بالأداء المتميز.
-
محركات المركبات الكهربائية : تتيح المغناطيسات المرتبطة تصميم محركات مدمجة وعالية الكفاءة بتصميمات متكاملة. على سبيل المثال، تستفيد محركات المحور الثابت ذات الشكل الملتف في المركبات الكهربائية من قدرة المغناطيسات المرتبطة على تشكيل أشكال معقدة، مما يقلل من فقدان الطاقة ويحسن كثافة العزم.
-
تصغير ناقل الحركة : مع قيام شركات تصنيع المركبات الكهربائية بتصغير مكوناتها، فإن قابلية تشكيل المغناطيسات المرتبطة تدعم وحدات الدفع الكهربائي من نوع "3 في 1" (محرك، عاكس، مخفض)، بما يتماشى مع الاتجاهات الصناعية.
-
تحسين التكلفة : يسمح التشكيل بالحقن بإنتاج كميات كبيرة مع هدر ضئيل، وهو عنصر حاسم للمصنعين الذين يسعون إلى تقليل تكاليف إنتاج المركبات الكهربائية.
والمكونات المخصصة - تضعها في موقع يتيح لها تلبية سلاسل الإمداد في صناعة السيارات.
الأوسمة المغناطيسية والمكونات المخصصة—تضعها في موقع يتيح لها تلبية سلاسل الإمداد في صناعة السيارات.
إدراج صورة: مغناطيس مرتبط في محرك مركبة كهربائية أو مخطط لنظام نقل الحركة.
وبعيدًا عن مكونات نقل الحركة، تكتسب المغناطيسات المرتبطة زخمًا في:
-
مستشعرات أنظمة مساعدة للقيادة المتقدمة : تحتاج أنظمة القيادة الذاتية إلى مقاومات ومتحسسات مغناطيسية دقيقة وصغيرة الحجم، وتتميز المغناطيسات المرتبطة بمقاومتها للتشويش المغناطيسي مما يجعلها مناسبة للبيئات القاسية (مثل التقلبات الحرارية).
-
الأنظمة الداخلية : تُستخدم المغناطيسات المرتبطة في نوافذ الطاقة وأقفال الأبواب ومحددات المرايا لضمان تشغيل هادئ وصيانة منخفضة. ويمكّن خبرة AIM Magnet في الإلكترونيات الاستهلاكية من تطبيق نفس التقنية على هذه الأنظمة الفرعية للسيارات.
يتعاون كبار مصنعي السيارات مع مصنعي المغناطيسات لتطوير تقنية المغناطيسات المرتبطة، مع التركيز على ما يلي:
-
مواد رابطة مقاومة للحرارة العالية : تطوير مواد مناسبة للتطبيقات تحت غطاء المحرك (مثلاً مراوح تبريد المحرك).
-
تكامل التصميم : التعاون الهندسي لمكونات مغناطيسية مع أنظمة المركبات. تدعم خدمات AIM Magnet الخاصة بالتصنيع الأصلي/التصميم الأصلي (OEM/ODM) - بما في ذلك تصميم المفاهيم وإعداد النماذج الأولية - مثل هذه الشراكات.
تعتمد مغناطيسات NdFeB، وخاصة الأنواع المُلْبَنة منها، على العناصر النادرة الثقيلة (HREEs) مثل الديسبروسيوم (Dy) والتيربيوم (Tb) من أجل القوة الكوهيسية والاستقرار الحراري. ومع ذلك، تواجه HREEs تقلبات في الأسعار ومخاطر في سلسلة التوريد، حيث تمثل ما يصل إلى 30% من تكاليف المغناطيسات الملبدة، مما يشجع على تطوير تقنيات تقلل من استخدام HREEs.
انتشار الحدود الحبيبية هو تقنية ثورية تتيح ترسيبًا مستهدفًا للعناصر النادرة الثقيلة على حدود حبيبات المغناطيس، وتقليل محتوى HREE مع الحفاظ على القوة الكوهيسية. ويشمل هذا العملية الخطوات التالية:
- ترسيب طبقة رقيقة من العناصر النادرة الثقيلة (مثلاً DyF3) على أسطح المغناطيسات الملبدة.
- انتشار ذرات HREE داخل حدود الحبيبات عبر المعالجة الحرارية، مما يعزز من التباين المغناطيسي دون الحاجة إلى إضافة HREE بشكل كتلي.
تقلل هذه الطريقة من استخدام العناصر النادرة عالية الدرجة (HREE) بنسبة 30-70%، مما يخفض التكاليف. تبني شركة AIM Magnet لمعدات متقدمة مثل الروبوتات البصرية وآلات القطع بالليزر ذات الأشكال الدقيقة يمكّن من تنفيذ تصميم المنتجات باستخدام البيانات الهندسية (GBD) والابتكارات الأخرى، ما يضمن منتجات تنافسية من حيث التكلفة. إدراج صورة: مخطط لعملية GBD أو منتج المغناطيس الذي تم تقليل محتوى العناصر النادرة فيه.
-
الطلاء الرقيق : تحسّن طلاءات النيوديميوم والزنك (Nd-Zn) مقاومة التآكل، مما يطيل عمر المغناطيس.
-
تحسين التركيب المجهرية : تحسّن المغناطيسات النانوية المركبة والتحفيظ الدقيق الخصائص دون الحاجة إلى العناصر النادرة عالية الدرجة (HREE)، وهو ما يتماشى مع تركيز شركة AIM Magnet على البحث والتطوير والمواد الخاصة بالطاقة الجديدة.
-
التطبيقات عالية المستوى : قد لا تزال تتطلب التطبيقات الفضائية والأجهزة الطبية مغناطيسات مُجمَّعة غنية بالعناصر النادرة عالية الدرجة (HREE) من أجل الموثوقية.
-
المنتجات ذات السوق الجماهيري : تتجه الإلكترونيات الاستهلاكية ومكونات السيارات بشكل متزايد نحو استخدام مغناطيس منخفضة الاحتفاظ بالحرارة (HREE-reduced). وتغطي مجموعة AIM Magnet -من المغناطيس المسنتر عالي الدرجة N52 وحتى الحلول المرتبطة- كلا القطاعين.
تواجه موارد المعادن النادرة تحديات حرجة:
-
التجميع الجغرافي : تتم معالجة أكثر من 90% من المعادن النادرة في الصين، مما يخلق مخاطر جيوسياسية.
-
المخاوف البيئية : يؤدي التعدين التقليدي إلى إنتاج كميات كبيرة من النفايات، مما دفع إلى البحث عن بدائل مستدامة.
-
أهداف الاقتصاد الدائري : تدفع المبادرات العالمية بطلب إنتاج المغناطيس بطريقة حلقة مغلقة.
تعيد معالجة المغناطيسات NdFeB في نهاية عمرها الافتراضي من خلال:
-
التكسير والتنقية : تقطيع المغناطيسات المستعملة وإزالة الشوائب.
-
المعالجة الميكانيكية الكيميائية : يُحلل الطحن عالي الطاقة والمُذيبات البنية الداخلية، ويُفَصِّل العناصر النادرة.
-
إعادة التركيب : إعادة تشكيل مسحوق NdFeB من العناصر النادرة المستعادة لصنع مغناطيسات جديدة.
تبلغ نسبة استرداد العناصر النادرة باستخدام هذه الطريقة أكثر من 90% وتقلل استهلاك الطاقة بنسبة 50%. وشهادات AIM Magnet الخاصة بـ ROSH وREACH تعكس التزام الشركة بالممارسات الصديقة للبيئة، مما يضعها في موقع يتيح لها اعتماد تقنيات إعادة التدوير. أدرج صورة: تدفق عملية إعادة التدوير الميكانيكية الكيميائية أو المنتج المغناطيسي المعاد تدويره.
-
شبكات إعادة التدوير العالمية : تسعى شركات مثل AIM Magnet لاستكشاف الشراكات لإنشاء أنظمة جمع منتجات المغناطيس في نهاية عمرها الافتراضي.
-
الحوافز الحكومية : تقوم الحكومات بتطبيق لوائح (مثل مسؤولية المنتج الموسع) لتحفيز إعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة.
مع تقدم تقنيات إعادة التدوير، ستقوم مغناطيس NdFeB المعاد تدويرها بما يلي:
-
اختراق التطبيقات متوسطة المستوى أولاً : قد تتبنى الإلكترونيات الاستهلاكية والمحركات الصناعية مغناطيس معاد تدويرها في البداية.
-
تحقيق استقرار في التكلفة : تقليل الاعتماد على المعادن النادرة المستخرجة يمكن أن يُسهم في استقرار الأسعار.
-
تعزيز استدامة العلامة التجارية : يمكن لمغناطيس AIM استخدام المواد المعاد تدويرها لجذب العملاء الواعين بالبيئة.
