•    發佈時間：2023/12/29
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【概要描述】
減少碳排放是當今最緊迫的環境問題。不幸的是，即使總體排放顯著減少，我們仍需要從大氣中移除更多的碳來實現淨負減排。

 

這就是碳捕捉技術（Carbon Capture）的作用。它涉及將廢氣排放引導至一個系統中，以去除碳，然後將其儲存或用於製造新產品。碳捕捉始於風扇或渦輪將加壓空氣引入直接空氣捕集系統。

 

接下來，篩檢程式捕獲碳並釋放出無二氧化碳的空氣。當篩檢程式變滿時，通過加熱釋放捕獲的碳進行儲存或利用。

 

這個過程中的每一步都涉及複雜的組件，如渦輪、氣體冷凝器、換熱器和氣體接觸器，其製造成本較高。

 

增材製造（Additive Manufacturing）顯著改善了碳捕捉系統的經濟性，但需要能夠高效製造零部件。Oqton的 工業級增材製造軟體3DXpert 被用於設計和列印碳捕捉的幾個創新部件，因為它具備簡化製造流程所需的功能。

 

讓我們來看看使用增材製造製造碳捕捉部件的優勢以及涉及3DXpert的案例。

 

通過3D列印克服製造挑戰

 

增材製造以三種方式簡化了關鍵碳捕捉部件的設計和製造：

 

部件整合

 

可以將複雜的設計轉變為單體部件，從而降低成本並簡化供應鏈。

 

表面積

 

碳捕捉部件涉及依賴最大化表面積以實現最佳效率的過程。增材製造便於製造提供這種表面積增加的格子結構。

 

製造因素

 

為了使碳捕捉變得有利可圖，其部件需要使用先進材料以確保最長的使用壽命。增材製造更容易使用這些材料。它還加快了開發過程，實現更快的迭代和可擴展製造。

 

混合DFAM實現複雜部件的高效設計?

 

3D列印碳捕捉所使用的部件通常包含多種幾何表達。一個3D模型可能由實體表示進出口，由網格表示有機形狀，由參數化梁表示複雜格子結構，由隱式幾何表示內部結構，以及由體素表示基於網格的公式。這種幾何範圍通常是增材製造軟體的一個巨大問題。

 

在大多數情況下，軟體只能處理其中一種幾何表達或檔格式。這會導致一些大問題，比如將隱式幾何轉換為網格並創建一個無法使用的大檔大小，或將實體檔轉換為網格並處理數據完整性問題。

 

理想情況下，你希望能夠在3D列印軟體中保留原始幾何形狀。這就是混合建模，或混合DfAM，所能實現的。它指的是能夠將各種幾何表達組合在一個設計中，對其進行編輯，然後從其原生格式轉換為準確的列印指令。

 

例如，在3DXpert中具備混合DfAM功能，設計師可以使用隱式幾何表示、實體、網格和體素。

 

碳捕捉案例如何通3D過混合DFAM和3D列印推動碳捕捉

 

減少碳排放是我們當前最緊迫的環境問題。即使我們能夠顯著減少總體排放，為了實現淨負排放，我們仍然需要從大氣中進一步去除更多的碳。

 

這就是碳捕捉技術的作用。它涉及將尾氣引導到一個系統中，以去除其中的碳，然後將其儲存或用於製造新產品。碳捕捉的過程從風扇或渦輪將加壓空氣引入直接空氣捕集系統開始。接下來，篩檢程式捕獲碳，並釋放出無二氧化碳的空氣。當篩檢程式變滿時，通過加熱釋放被捕獲的碳，以便進行儲存或利用。

 

這個過程中涉及複雜的組件，比如渦輪、氣體冷凝器、熱交換器和氣體接觸器，它們的製造成本很高。

 

增材製造（增材製造）極大地改善了碳捕捉系統的經濟性，但需要能夠高效製造零部件。Oqton的工業級增材製造軟體3DXpert被用於設計和列印碳捕捉的幾個創新部件，因為它具備簡化製造過程所需的功能。

 

讓我們來看看使用增材製造製造碳捕捉部件的優勢以及涉及3DXpert的案例。

 

熱交換器



該熱交換器結合了多種幾何表示。您可以看到隱式建模的強化翅片、結合 BRep 和網格特徵製成的管道以及實體法蘭。

 

該部件的設計目的是將支撐的需求減少到最低限度。3DXpert 中的切片功能使得使用 AL6061 合金進行列印成為可能，但這可能會帶來挑戰，特別是當它用於製造極薄的翅片（300 微米）時，其冷卻效率比傳統交換器高得多。

 

堆疊式冷水機



該冷水機專為非常穩定的冷卻而設計。它在四秒內實現穩定冷卻，並在 XY 平面提供微開爾文級冷卻梯度。該設計允許整合並減少 30:1 的零件數量，因此生產成本要低得多。

 

該設計採用雙冷卻回路，一個通過徑向翅片陣列，另一個在周圍的護套中。借助隨機（基於 Voronoi 的）晶格，冷卻變得高效，該晶格放置在內部空隙中以引發湍流並提供更多表面積以實現更好的熱傳遞。

 

冷卻器的活性元件是偽隨機晶格結構。在均勻的八位桁架單元的基礎上，進行輕微的洗牌和隨機化，打破直線流路，引入更多的表面積，實現高效沉澱。

 

螺旋氣體接觸機

 



這種螺旋氣體接觸器的設計將近 500 個部件合併為一個整體部件

 

接觸器具有三個主要子系統：

 

--具有晶格表面的螺旋室以捕獲碳

 

--溶劑輸送和分配系統，通過噴頭沖洗掉捕獲的碳

 

--和用於熱控制的冷卻套。

 

外部主體、溶劑分佈和冷卻套幾何形狀均採用 BRep 實體建模進行設計。接觸晶格表面設計為分佈在共形螺旋空間中的零厚度晶格翅片的“X”形單元。為了避免支撐螺旋室的頂面，格子的最上面一排被一排特殊的單元取代，提供額外的翅片作為支撐幾何形狀。

 

初步研究表明，具有“正常”幾何厚度的點陣設計列印起來會花費太長時間，因為常規切片和剖面線技術會創建具有許多小向量的邊界輪廓和旋轉剖面線。初步估計需要近三周的印刷時間。借助 3DXpert，可以創建優化的孵化策略，將機器時間縮短至一周。

 

DFAM的“M”製造

 

增材製造在過去幾年中取得了長足的進步。八年前，當我們開始開發 3DXpert 時，列印具有多種幾何表示的複雜零件幾乎是不可能的。但我們一直在不斷改進軟體的功能，以幫助創新者將他們的想法變成現實。有了這些碳捕捉部件，我們就看到了這一成果。

 

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