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Wednesday, September 21, 2022, TZ 4 und TZ 5 9:30 AM Additive Fertigung - Selektives Laserstrahlschmelzen |
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Herstellen hocheffektiver Mikroreaktoren durch selektives Laserstrahlschmelzen |
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Kamal Uddin Mohammad Miah* / BTU Cottbus - Senftenberg,
Lehrstuhl Füge-und Schweißtechnik, Deutschland Vesselin Michailov / BTU Cottbus - Senftenberg / Lehrstuhl Füge-und Schweißtechnik, Deutschland Alexander Kloshek/ BTU Cottbus - Senftenberg / Lehrstuhl Füge-und Schweißtechnik, Deutschland Miriam González-Castan/ BTU Cottbus - Senftenberg / Fachgebiet Prozess- und Anlagentechnik, Deutschland Christian Kehm/ BTU Cottbus - Senftenberg / Lehrstuhl Füge-und Schweißtechnik, Deutschland Ralf Ossenbrink/ BTU Cottbus - Senftenberg / Lehrstuhl Füge-und Schweißtechnik, Deutschland |
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Das pulverbasierte 3D-Metalldrucken ermöglicht die Fertigung von hochkomplexen Integralbauteilen, die als Trägerstruktur für Mikroreaktoren benutzt werden. Nach einer Beschichtung der Struktur mit einem Katalysatormaterial, können diese Mikroreaktoren höchst effizient für die CO2-Methanisierung eingesetzt werden. Durch die additive Fertigung mit dem selektiven Laserstrahlschmelzen (SLM) wurden adaptierte dreidimensionale periodische Gitterstrukturen mit sehr geringen Wandstärken hergestellt. Diese weisen ein sehr günstiges Verhältnis von Oberfläche zu Volumen (TPMS Triply periodic minimal surface) auf. Des Weiteren zeigen die TPMS-Strukturen vorteilhafte Strömungseigenschaften, die sowohl für die Beschichtung mit dem Katalysator-Material als auch die Durchströmung mit den Reaktionsmedien im Betrieb essentiell sind So ist es beispielsweise möglich, durch die Variation der Dimension einer TPMS-Struktur die Oberfläche pro Volumeneinheit, den hydraulischen Durchmesser des Reaktors und somit auch den Transportprozess des Fluids deutlich zu verbessern. Diese Faktoren ermöglichen eine effektivere Gas-Katalysator-Reaktion. Im Vergleich zu Mikroreaktorstrukturen aus den traditionellen Herstellungsverfahren, liefern die additiv gefertigten Strukturen sowohl eine höhere CO2-Umwandlungsrate als auch eine CH4-Selektivität innerhalb des diffusionskontrollierten Bereichs. |