ボッシュ アドバンスト セラミックス、世界初の 3D プリントセラミックマイクロリアクターを発表

Jan 14, 2024

ボッシュ アドバンスト セラミックスは、化学会社 BASF およびカールスルーエ工科大学 (KIT) と協力して、工業用セラミック材料で作られた世界初の 3D プリント マイクロリアクターであると主張するものを開発しました。

マイクロリアクターは、化学反応を収容して促進するように設計された小規模な装置です。 これらの反応によって生じるしばしば極端な条件に耐えるために、マイクロリアクターは高温と腐食条件の両方で安定している必要がありますが、そのような特性を備えた材料はほとんどありません。

ボッシュ アドバンスト セラミックスは、セラミックス技術の専門知識と積層造形を組み合わせて、他に類を見ないアプリケーションを可能にしました。 このマイクロリアクターは BASF によって日常の研究用途に使用されており、必要な温度条件下で化学反応を監視できるようになります。

「化学反応を制御および監視するには、反応器の内部に硬度、耐熱性、複雑な構造が必要です」と、ボッシュ アドバンスト セラミックスのセールス マネージャー、クラウス プロシーゲル氏は述べています。 「3D プリントされたテクニカル セラミックは、これらの優れた特性を実現します。」

テクニカルセラミックスの市場

調査会社データブリッジによると、世界のテクニカルセラミックス市場は2029年までに約160億ユーロの価値に達すると予想されています。この材料クラスは汎用性が高く、さまざまな分野で需要があります。

たとえば、医療分野では、ボッシュ アドバンスト セラミックスの材料は、組織の切断と止血を同時に行うことができる双極ハサミの製造に使用されています。 ブレード内の金属を流れる電流が組織を加熱して組織を密閉しますが、テクニカル セラミックは金属ブレードの短絡を防ぐ絶縁体として機能します。 これにより、手術がより安全かつ迅速になります。

同様に、エネルギー分野でも、同社のテクニカル セラミックスは、燃料電池スタックでの使用に優れた耐熱性とイオン伝導性を提供します。 モビリティ業界では、距離センサーをテクニカル セラミックスで製造することも多く、ドライバーが狭い場所に車を駐車できるようにしています。

3Dプリントされたセラミックマイクロリアクター

先進的なアプリケーションが数多く存在する中、ボッシュはテクニカル セラミックスも優れた反応チャンバーを作成できることに気づきました。 課題は、この特定のマイクロリアクターに必要な複雑な構造、つまり従来の製造では不可能な構造を製造できる製造プロセスを見つけることでした。

3D プリンティングを選択することで、パートナーは、リアクターに必要な原材料が従来の大型リアクターよりも少なく、エネルギーが大幅に少ないことに気づきました。 BASF は現在、3D プリント デバイスを使用して小規模な実験を実施し、大規模プロジェクトに移行する前に結果を推定しています。

プロシーゲル氏は、「これは、シェフがその料理をメニューに載せる前に、まず小規模で新しいレシピを試すのと同じです。」と説明します。

次のステップに関しては、パートナーは現在、BASF 向けにまったく同じ設計でさらに 10 ～ 20 基の反応炉を 3D プリントする予定です。 プロシーゲル氏はまた、化学分野全体におけるテクニカル セラミックスの明るい未来を見据えており、結局のところ、すべての実験用るつぼはテクニカル セラミックスで作られていると述べています。

これは 3D プリントされたセラミック マイクロリアクターの最初の例かもしれませんが、エネルギー業界では確かに以前にも 3D プリントされたリアクター コンポーネントがありました。 つい先月、積層造形された一連の燃料コンポーネントがスカンジナビア各地の原子力発電所に設置されました。 StrongHold AM フィルターと名付けられたこの核燃料デブリ フィルターは、ウェスチングハウス エレクトリック スウェーデンによって 3D プリントされ、この種のフィルターとしては初めて最終用途として承認されました。

また、シアトルに拠点を置くウルトラ セーフ ニュークリア コー​​ポレーション (USNC) は最近、炭化ケイ素などの耐火材料を使用して原子炉用コンポーネントを 3D プリントする新しい方法のライセンスを取得しました。 オークリッジ国立研究所によって開発されたこの方法は、バインダージェット 3D プリンティング技術と化学蒸気浸透プロセスを組み合わせたものです。

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注目の画像は、BASF が外観検査機内の化学反応を監視している様子を示しています。 写真提供：Bosch Advanced Ceramics。

Kubi Sertoglu は機械工学の学位を取得しており、執筆への親近性と技術的背景を組み合わせて積層造形の最新ニュースやレビューを提供しています。