Evove如何利用3D打印實現(xiàn)精密過濾膜技術(shù)

南極熊導(dǎo)讀：粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)在面向大規(guī)模生產(chǎn)的應(yīng)用中表現(xiàn)出高效的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性。然而，在使用這項技術(shù)制造陶瓷產(chǎn)品時，燒結(jié)過程中的收縮變形控制是一個主要挑戰(zhàn)。英國3D打印過濾膜公司Evove將通過3D打印技術(shù)，解決傳統(tǒng)陶瓷制造技術(shù)所面臨的問題，如收縮、能源密集型熱處理以及低生產(chǎn)速度等。

△Evove高級增材制造工程師Richard Finch（左）和首席執(zhí)行官Chris Wyres（右）

2023年12月31日，南極熊獲悉，Evove的首席執(zhí)行官Chris Wyres和高級增材制造工程師Richard Finch詳細(xì)介紹了他們的技術(shù)平臺和應(yīng)用，以及市場目標(biāo)。該公司正在開發(fā)自己的粘合劑噴射3D打印平臺，打算擴大規(guī)模，以滿足海水淡化、水處理、綠色氫生產(chǎn)以及食品和飲料市場的需求。

下面，Wyres和Finch解釋了為什么3D打印和計算流體動力學(xué)是其膜產(chǎn)品不可或缺的一部分。

△在 Evove實驗室中，將特種涂層應(yīng)用于膜

Evove的目標(biāo)是什么？

該公司展示了其兩大技術(shù)平臺的先進性。它們的“增強”系列產(chǎn)品專注于提升現(xiàn)有薄膜的性能，涵蓋了氧化石墨烯涂層的應(yīng)用，這也是該公司業(yè)務(wù)的起始點。通過運用3D打印技術(shù)，該公司制造了可以插入膜層之間的隔片，用以高效管理流體流動。此外，它們的螺旋形3D打印產(chǎn)品被設(shè)計為可插入管狀膜中，以進一步優(yōu)化流體動力學(xué)。

這些創(chuàng)新技術(shù)能夠輕松應(yīng)用于現(xiàn)有的膜系統(tǒng)中，帶來顯著的性能提升。這些提升包括選擇性增加一倍、吞吐量提高至五倍，以及在處理相同體積的流體時能耗降低達80%。這些突破性的改進，顯著提升了膜技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

另一個創(chuàng)新產(chǎn)品系列被命名為Separonics，是完全通過3D打印制造的膜，專為特定目的進行精確設(shè)計架構(gòu)。該公司表示，這一進展標(biāo)志著一項全新的起點，并成立了專門的團隊來推動該計劃的發(fā)展。

主要是化學(xué)反應(yīng)，而不僅是物理反應(yīng)。Finch解釋，Separonics采用一種反應(yīng)性粘合劑噴射工藝，與傳統(tǒng)的打印聚合物粘合劑不同，它是一通過在陶瓷上打印反應(yīng)性粘合劑實現(xiàn)了陶瓷的粘合。粘合劑含有填充粉末床內(nèi)空隙的顆粒，這不僅使生坯部件更為致密，還降低了燒結(jié)所需的熱預(yù)算，提高了商業(yè)可行性。此外，該工藝減少了后處理時間，使其在商業(yè)上更具實用性。

3D打印對螺旋插入件和隔片部件的影響

Finch表示，對于隔片而言，他們成功將特性降低到數(shù)十微米，這將帶來顯著的性能提升。他們目前正在將這一創(chuàng)新轉(zhuǎn)移到高吞吐量流程中，并通過增材制造取得了成功。這不僅能夠提高性能，還使其具有靈活性，可以根據(jù)客戶的應(yīng)用進行定制，與傳統(tǒng)的隔片或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相比具備更大的優(yōu)勢。該團隊正在以飛速的進展推動這一技術(shù)。

Wyres補充道，特別是在海水淡化領(lǐng)域，他們的技術(shù)有著重大應(yīng)用。通過降低海水淡化過程中的能源消耗，他們已經(jīng)取得了多達30%的減少�？紤]到全球?qū)�海水淡化的不斷增長的需求，這一創(chuàng)新可能會產(chǎn)生巨大的影響。強調(diào)了這項技術(shù)可能對全球產(chǎn)生實質(zhì)性影響的事實，并暗示了它在解決現(xiàn)實問題和需求方面的潛力

△該公司開始使用計算流體動力學(xué)和AI來加速設(shè)計過程并優(yōu)化膜。然后使用3D打印制造與傳統(tǒng)膜相比性能更好的產(chǎn)品

計算流體動力學(xué)的重要性以及作用

如果使用傳統(tǒng)的隔膜，它們基本上就是擠出的絲狀物，除了在兩片膜之間提供一個流動通道外，沒有其他功能。因此，Evove將生產(chǎn)力完全提升到一個新的水平。通過利用計算流體動力學(xué) (CFD) 和人工智能的精密工程，創(chuàng)建了完全均勻的膜結(jié)構(gòu)，并具有額外的定制功能以實現(xiàn)特定的操作目標(biāo)，例如數(shù)倍的更高通量以及更高的選擇性。

提高膜生產(chǎn)率的障礙在于其結(jié)構(gòu)。它們在孔徑和分布方面的固有缺陷意味著它們很快就會達到其操作極限。因此，它們的使命是制造完美的膜。

Wyres表示，整個生成設(shè)計過程確實加快了我們完成最終產(chǎn)品的時間。我們現(xiàn)在正忙于投資并擴展該技術(shù)。