Evove如何利用3D打印實現(xiàn)精密過濾膜技術

南極熊導讀：粘結劑噴射3D打印技術在面向大規(guī)模生產的應用中表現(xiàn)出高效的生產效率和經濟性。然而，在使用這項技術制造陶瓷產品時，燒結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，解決傳統(tǒng)陶瓷制造技術所面臨的問題，如收縮、能源密集型熱處理以及低生產速度等。

△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詳細介紹了他們的技術平臺和應用，以及市場目標。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是其膜產品不可或缺的一部分。

△在 Evove實驗室中，將特種涂層應用于膜

Evove的目標是什么？

該公司展示了其兩大技術平臺的先進性。它們的“增強”系列產品專注于提升現(xiàn)有薄膜的性能，涵蓋了氧化石墨烯涂層的應用，這也是該公司業(yè)務的起始點。通過運用3D打印技術，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打印產品被設計為可插入管狀膜中，以進一步優(yōu)化流體動力學。

這些創(chuàng)新技術能夠輕松應用于現(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，顯著提升了膜技術在各個領域的應用潛力。

另一個創(chuàng)新產品系列被命名為Separonics，是完全通過3D打印制造的膜，專為特定目的進行精確設計架構。該公司表示，這一進展標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。

主要是化學反應，而不僅是物理反應。Finch解釋，Separonics采用一種反應性粘合劑噴射工藝，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性粘合劑實現(xiàn)了陶瓷的粘合。粘合劑含有填充粉末床內空隙的顆粒，這不僅使生坯部件更為致密，還降低了燒結所需的熱預算，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，可以根據客戶的應用進行定制，與傳統(tǒng)的隔片或網狀結構相比具備更大的優(yōu)勢。該團隊正在以飛速的進展推動這一技術。

Wyres補充道，特別是在海水淡化領域，他們的技術有著重大應用。通過降低海水淡化過程中的能源消耗，他們已經取得了多達30%的減少。考慮到全球對海水淡化的不斷增長的需求，這一創(chuàng)新可能會產生巨大的影響。強調了這項技術可能對全球產生實質性影響的事實，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和AI來加速設計過程并優(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品

計算流體動力學的重要性以及作用

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將生產力完全提升到一個新的水平。通過利用計算流體動力學 (CFD) 和人工智能的精密工程，創(chuàng)建了完全均勻的膜結構，并具有額外的定制功能以實現(xiàn)特定的操作目標，例如數(shù)倍的更高通量以及更高的選擇性。

提高膜生產率的障礙在于其結構。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，整個生成設計過程確實加快了我們完成最終產品的時間。我們現(xiàn)在正忙于投資并擴展該技術。