Evove が 3D プリントを使用して精密ろ過膜技術を実現する方法

この投稿は Bingdunxiong によって 2023-12-31 15:39 に最後に編集されました

Antarctic Bear の紹介:バインダージェッティング 3D 印刷技術は、大規模生産を対象とするアプリケーションにおいて、高い生産効率と経済性を発揮します。しかし、この技術を用いてセラミック製品を製造する場合、焼結中の収縮変形の制御が大きな課題となります。英国の3Dプリントフィルター膜企業Evoveは、3Dプリント技術を使用して、収縮、エネルギーを大量に消費する熱処理、生産速度の低下など、従来のセラミック製造技術が直面している問題を解決します。

△Evove シニア積層造形エンジニアのリチャード・フィンチ氏（左）と CEO のクリス・ワイアーズ氏（右）
2023年12月31日、Antarctic Bearは、EvoveのCEOであるChris Wyres氏とシニア積層造形エンジニアのRichard Finch氏が、同社の技術プラットフォームとアプリケーション、および市場ターゲットについて詳細に紹介したことを知りました。同社は独自のバインダージェッティング 3D プリントプラットフォームを開発しており、これを拡大して、淡水化、水処理、グリーン水素製造、食品および飲料市場のニーズを満たす予定です。

以下では、ワイレス氏とフィンチ氏が、3D プリントと計算流体力学が膜製品に不可欠である理由を説明します。

△Evoveの研究所では、膜に特殊なコーティングが施されている
Evove の目標は何ですか?

同社は、2つの主要な技術プラットフォームの進歩を実証した。同社の「Enhancement」製品ラインは、既存のフィルムの性能向上に重点を置き、同社の事業の出発点でもある酸化グラフェンコーティングの応用をカバーしています。同社は3Dプリント技術を利用して、膜層の間に挿入して流体の流れを効率的に管理できるスペーサーを開発した。さらに、らせん状の 3D プリント製品は、流体力学をさらに最適化するために管状膜に挿入されるように設計されています。

これらの革新的な技術は既存の膜システムに簡単に適用でき、大幅なパフォーマンスの向上をもたらします。これらの改善には、選択性の 2 倍化、スループットの 5 倍化、同じ量の流体を処理しながらのエネルギー消費の最大 80 パーセント削減などが含まれます。これらの画期的な改善により、さまざまな分野における膜技術の応用可能性が大幅に向上しました。

「Separonics」と呼ばれるもう 1 つの革新的な製品ラインは、特定の目的に合わせて精密に設計された構造を持ち、3D プリントで製造された膜のみで作られています。同社は、この開発は新たなスタートを意味し、この取り組みを前進させるために専任チームが結成されたと述べた。

それは物理的な反応だけではなく、主に化学反応です。フィンチ氏は、セパロニクスは従来のポリマーバインダーの印刷とは異なり、反応性バインダーをセラミック上に印刷することでセラミック結合を実現する反応性バインダージェッティングプロセスを使用していると説明しました。バインダーには粉末床内の空隙を埋める粒子が含まれており、これによりグリーン部品の密度が高まるだけでなく、焼結に必要な熱予算が削減され、商業的実現可能性が向上します。さらに、このプロセスにより後処理時間が短縮され、商業的により実用的になります。

3Dプリントがスパイラルインサートとスペーサー部品に与える影響

フィンチ氏は、スペーサーについては、数十ミクロンまで特徴を縮小することができ、これによりパフォーマンスが大幅に向上するはずだと語った。彼らは現在、このイノベーションを高スループットプロセスに移行しており、積層造形で成功を収めています。これにより、パフォーマンスが向上するだけでなく、柔軟性も向上し、顧客のアプリケーションに合わせてカスタマイズできるため、従来のスペーサーやメッシュ構造に比べて大きな利点が得られます。チームはこの技術を急速に進歩させています。

ワイアーズ氏は、彼らの技術は特に淡水化の分野で大きな応用が期待できると付け加えた。淡水化プロセスにおけるエネルギー消費を削減することで、最大30％の削減を達成しました。淡水化に対する世界的な需要の高まりを考えると、この革新は大きな影響を与える可能性があります。この技術が世界に大きな影響を与える可能性があることを強調し、現実世界の問題やニーズを解決する可能性を示唆しています。

△同社は、設計プロセスのスピードアップと膜の最適化のために、数値流体力学とAIを活用し始めた。次に、3Dプリントを使用して、従来の膜よりも優れた性能を持つ製品を作成します。
計算流体力学の重要性と役割

従来の膜を使用する場合、それは本質的には押し出されたフィラメントであり、2 枚の膜シート間の流路を提供する以外の機能はありません。その結果、Evove は生産性をまったく新しいレベルに引き上げます。計算流体力学 (CFD) と人工知能を使用した精密エンジニアリングにより、数倍の流量や選択性の向上など、特定の運用目標を達成するための追加のカスタマイズされた機能を備えた完全に均一な膜構造が作成されます。

膜の生産性向上の障害はその構造にあります。細孔サイズと分布における本質的な欠陥により、すぐに動作限界に達します。したがって、彼らの使命は完璧な膜を作ることです。

「ジェネレーティブデザインプロセス全体により、最終製品にたどり着くまでの時間が大幅に短縮されました」とワイアーズ氏は語ります。私たちは現在、このテクノロジーへの投資と拡張に取り組んでいます。

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