Evove如何利用3D打印實(shí)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(jì)性。然而，在使用這項(xiàng)技術(shù)制造陶瓷產(chǎn)品時(shí)，燒結(jié)過程中的收縮變形控制是一個(gè)主要挑戰(zhàn)。英國(guó)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(jí)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(jí)增材制造工程師Richard Finch詳細(xì)介紹了他們的技術(shù)平臺(tái)和應(yīng)用，以及市場(chǎng)目標(biāo)。該公司正在開發(fā)自己的粘合劑噴射3D打印平臺(tái)，打算擴(kuò)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(chǎng)的需求。

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

△在 Evove實(shí)驗(yàn)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(tái)的先進(jìn)性。它們的“增強(qiáng)”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(diǎn)。通過運(yùn)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(dòng)。此外，它們的螺旋形3D打印產(chǎn)品被設(shè)計(jì)為可插入管狀膜中，以進(jìn)一步優(yōu)化流體動(dòng)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(shí)能耗降低達(dá)80%。這些突破性的改進(jìn)，顯著提升了膜技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

另一個(gè)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(jìn)行精確設(shè)計(jì)架構(gòu)。該公司表示，這一進(jìn)展標(biāo)志著一項(xiàng)全新的起點(diǎn)，并成立了專門的團(tuán)隊(duì)來推動(dòng)該計(jì)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(shí)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(shí)間，使其在商業(yè)上更具實(shí)用性。

3D打印對(duì)螺旋插入件和隔片部件的影響

Finch表示，對(duì)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(jìn)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(shì)。該團(tuán)隊(duì)正在以飛速的進(jìn)展推動(dòng)這一技術(shù)。

Wyres補(bǔ)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(dá)30%的減少�？紤]到全球?qū)�海水淡化的不斷增長(zhǎng)的需求，這一創(chuàng)新可能會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。強(qiáng)調(diào)了這項(xiàng)技術(shù)可能對(duì)全球產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響的事實(shí)，并暗示了它在解決現(xiàn)實(shí)問題和需求方面的潛力

△該公司開始使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)和AI來加速設(shè)計(jì)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(jì)算流體動(dòng)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(gè)流動(dòng)通道外，沒有其他功能。因此，Evove將生產(chǎn)力完全提升到一個(gè)新的水平。通過利用計(jì)算流體動(dòng)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(shí)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?cè)诳讖胶头植挤矫娴墓逃腥毕菀馕吨�它們很快就�?huì)達(dá)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(gè)生成設(shè)計(jì)過程確實(shí)加快了我們完成最終產(chǎn)品的時(shí)間。我們現(xiàn)在正忙于投資并擴(kuò)展該技術(shù)。