La Cornell University e Lithoz ottengono un finanziamento per sviluppare una nuova ceramica per la stampa 3D per reattori a energia pulita

Oct 04, 2023

La Cornell University, insieme alle sue start-up Dimensional Energy e Lithoz, ha ricevuto una sovvenzione per sviluppare nuove ceramiche che potrebbero essere utilizzate per stampare in 3D parti di reattori a energia pulita.

Dopo aver raccolto 50.000 dollari di finanziamento, i ricercatori delle aziende mirano ora a creare un nuovo tipo di ceramica che sia in grado di resistere meglio alle alte temperature dei reattori termocatalitici in funzione. Utilizzando la modellazione computerizzata e la stampa 3D, il team afferma che potrebbe essere possibile stratificare il materiale risultante in strutture, modellate appositamente per migliorare sia la resilienza che i tassi di conversione della CO2 del reattore.

"Le eccellenti proprietà termiche e la resistenza alla corrosione rendono la ceramica attraente per questi reattori, ma notevoli vincoli di progettazione limitano le loro prestazioni effettive", ha affermato Sadaf Sobhani, professore assistente alla Cornell University che guida il programma. “La libertà di progettazione e scelta dei materiali consentita dalla produzione additiva ceramica ridurrà il divario teoria-prestazioni per raggiungere i traguardi desiderati”.

La tecnologia di stampa 3D LCM di Lithoz

I ricercatori della Cornell University hanno lavorato con Lithoz per almeno due anni su iniziative per migliorare le prestazioni delle parti del reattore termocatalitico, un partner con una vasta esperienza nella stampa 3D ceramica. Inizialmente sviluppata presso l’Università della Tecnologia di Vienna nel 2006, la tecnologia di stampa 3D LCM di Lithoz consente la produzione di strutture ceramiche complesse, ad altissima risoluzione.

In pratica, il processo prevede la polimerizzazione di un materiale fotoinduribile disperso con particelle ceramiche strato dopo strato nelle forme desiderate, prima di sinterizzarle per formare parti ceramiche solide. Secondo Lithoz, il suo approccio consente la produzione di componenti che "soddisfano o superano le prestazioni meccaniche e la riproducibilità" di quelli realizzati con metodi tradizionali di produzione della ceramica.

Per commercializzare la sua tecnologia, l’azienda l’ha integrata in diverse macchine, tra cui la stampante 3D CeraFab Multi 2M30, che presenta capacità di produzione additiva multi-materiale. Facilitando la produzione di combinazioni ceramica-metallo, ceramica-polimero e ceramica-ceramica, il sistema consente la creazione di parti funzionalmente classificate, con una miscela di proprietà meccaniche.

Più recentemente, Lithoz ha lanciato CeraFab Lab L30, una stampante 3D LCM economica, nonché la nuovissima CeraMax Vario V900, costruita per la produzione di oggetti di grandi dimensioni fino a 250 x 250 x 290 mm di dimensioni, con pareti spesse e densità complete.

Nel corso degli anni l'azienda ha cercato di ideare anche nuovi materiali ceramici, per ampliare le applicazioni delle proprie tecnologie. Nel 2019, ad esempio, Lithoz ha sviluppato una ceramica di vetro per la stampa 3D insieme a Corning, che all’epoca era stata annunciata come una svolta per la creazione di superconduttori resistenti e biocompatibili.

Un’iniziativa di energia verde guidata da Cornell

Assegnato da FuzeHub, un'organizzazione no-profit fondata per stimolare la crescita delle imprese con sede a New York, il finanziamento di 50.000 dollari è stato effettivamente assegnato per aiutare le operazioni di Dimensional Energy. L’azienda gestita dalla Cornell University utilizza reattori energetici per convertire l’anidride carbonica in sostanze chimiche che possono successivamente essere trasformate in carburante pulito per l’aviazione.

Sebbene Dimensional Energy abbia ottenuto il sostegno di United Airlines a giugno, con la società che fornisce finanziamenti e si impegna ad acquistare 300 milioni di galloni di carburante, la start-up fa affidamento sulla tecnologia termocatalitica, che può essere difficile da scalare.

Tali reattori specializzati funzionano efficacemente convertendo la CO2 catturata, ma come afferma la stessa Cornell University, dividere i “legami molecolari notoriamente forti” del gas “non è un compito facile”. Per ottimizzare il processo, un gruppo di ricerca guidato dalla Cornell ha quindi iniziato a lavorare con partner del settore per creare ceramiche stampabili in 3D, che potrebbero essere in grado di scomporre le emissioni di carbonio in modo più efficiente.

Basandosi sui risultati di ricerche precedenti, che hanno visto il team lavorare con Lithoz America per sviluppare un approccio basato sulla modellazione computazionale e sulla stampa 3D, ora mirano a creare parti del reattore con prestazioni ottimizzate. In tal modo, il direttore esecutivo di FuzeHub, Elena Garuc, ritiene che i ricercatori daranno una spinta all’economia statunitense, fornendo un migliore accesso a una fonte di energia pulita on-shore.