Universidade de Cornell e Lithoz ganham bolsa para desenvolver nova cerâmica de impressão 3D para reatores de energia limpa

Oct 04, 2023

A Cornell University, juntamente com sua start-up Dimensional Energy e Lithoz, recebeu uma bolsa para desenvolver novas cerâmicas que poderiam ser usadas para imprimir em 3D peças de reatores de energia limpa.

Tendo levantado $ 50.000 em financiamento, os pesquisadores das empresas agora pretendem criar um novo tipo de cerâmica que seja mais capaz de suportar as altas temperaturas dos reatores termocatalíticos em operação. Usando modelagem por computador e impressão 3D, a equipe diz que pode ser possível colocar o material resultante em camadas, moldadas especificamente para melhorar a resiliência e as taxas de conversão de CO2 do reator.

"Excelentes propriedades térmicas e resistência à corrosão tornam a cerâmica atraente para esses reatores, mas restrições significativas de projeto limitam seu desempenho real", disse Sadaf Sobhani, professor assistente da Cornell University que lidera o programa. "A liberdade de design e escolha de materiais possibilitada pela fabricação aditiva de cerâmica estreitará a lacuna teoria-desempenho para atingir os marcos desejados."

Tecnologia de impressão 3D LCM da Lithoz

Pesquisadores da Cornell University trabalham com a Lithoz há pelo menos dois anos em iniciativas para melhorar o desempenho de peças de reatores termocatalíticos, um parceiro com ampla experiência em impressão 3D de cerâmica. Inicialmente desenvolvida na Universidade de Tecnologia de Viena em 2006, a tecnologia de impressão 3D LCM da Lithoz permite a produção de estruturas cerâmicas complexas, em resolução ultra-alta.

Na prática, o processo envolve a polimerização de um material fotocurável disperso com partículas de cerâmica camada por camada nas formas desejadas, antes de sinterizá-las para formar peças sólidas de cerâmica. De acordo com Lithoz, sua abordagem permite a produção de componentes que "atendem ou excedem o desempenho mecânico e a reprodutibilidade" daqueles feitos por métodos tradicionais de fabricação de cerâmica.

Para comercializar sua tecnologia, a empresa a integrou em várias máquinas, incluindo a impressora 3D CeraFab Multi 2M30, que possui recursos de fabricação aditiva multimateriais. Ao facilitar a produção de combinações cerâmica-metal, cerâmica-polímero e cerâmica-cerâmica, o sistema permite a criação de peças funcionalmente graduadas, com uma mistura de propriedades mecânicas.

Mais recentemente, a Lithoz lançou a CeraFab Lab L30, uma impressora 3D LCM econômica, bem como a novíssima CeraMax Vario V900, construída para a produção de objetos grandes de até 250 x 250 x 290 mm de tamanho, com paredes grossas e densidades completas.

Ao longo dos anos, a empresa também buscou o surgimento de novos materiais cerâmicos, como forma de ampliar as aplicações de suas tecnologias. Em 2019, por exemplo, a Lithoz desenvolveu uma cerâmica de vidro para impressão 3D ao lado da Corning, que foi anunciada como um avanço na época para a criação de supercondutores resistentes e biocompatíveis.

Uma iniciativa de energia verde liderada pela Cornell

Concedido pela FuzeHub, uma organização sem fins lucrativos fundada para impulsionar o crescimento de empresas com sede em Nova York, o financiamento de US$ 50.000 foi efetivamente concedido para auxiliar as operações da Dimensional Energy. A empresa administrada pela Cornell University usa reatores de energia para converter dióxido de carbono em produtos químicos que podem ser posteriormente processados ​​em combustível de aviação limpo.

Enquanto a Dimensional Energy ganhou o apoio da United Airlines em junho, com a empresa fornecendo financiamento e se comprometendo a comprar 300 milhões de galões de combustível, a start-up depende da tecnologia termocatalítica, que pode ser difícil de escalar.

Esses reatores especializados funcionam efetivamente convertendo CO2 capturado, mas, como a própria Universidade de Cornell diz, dividir as “ligações moleculares notoriamente fortes” do gás “não é uma tarefa fácil”. Para otimizar o processo, um grupo de pesquisa liderado por Cornell começou a trabalhar com parceiros da indústria para criar cerâmica imprimível em 3D, que poderia separar as emissões de carbono com mais eficiência.

Com base nas descobertas de pesquisas anteriores, que viram a equipe trabalhar com a Lithoz America para desenvolver uma modelagem computacional e uma abordagem baseada em impressão 3D, eles agora pretendem criar peças de reator com desempenho otimizado. Ao fazer isso, a diretora executiva do FuzeHub, Elena Garuc, acredita que os pesquisadores darão um impulso à economia dos EUA, fornecendo melhor acesso a uma fonte de energia limpa em terra.