2026年1月27日,陶瓷增材制造专家3DCeram Sinto正将陶瓷立体光刻(SLA)平台应用到欧洲CLEANHYPRO项目中,旨在生产下一代固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell, SOEC)组件。3DCeram的C1000 Flexmatic3D打印机拥有大打印体积和基于人工智能的工艺控制能力,为以更低成本实现更稳定的成形质量奠定了基础。该公司二十多年来专注于陶瓷增材制造,已构建起一个集机器产能、材料研发和过程监控于一体的生态系统,适用于高温和化学腐蚀环境下的能源应用。

欧盟资助的CLEANHYPRO项目正在利用C1000陶瓷3D打印机提供规模化生产的测试平台。CLEANHYPRO
是欧盟“地平线欧洲”框架下的一个资助项目,致力于解决高效、可持续氢气生产的迫切需求。项目旨在创建一个创新的开放式创新测试平台,专注于扩大循环利用的创新材料和电解组件的规模。使命是为工业合作伙伴,特别是中小企业,提供一个便捷的单一入口,促进革命性电解技术的应用,同时最大限度地降低成本和风险,从而加速市场推广。
这个具体的制造案例主要关注几何形状和生产效率。SOEC部件需要严格的公差和复杂的形状,而传统的生产方法成本很高。3DCeramSinto指出,一些平台从一开始就针对规模化生产而设计,例如C1000 Flexmatic,成型尺寸为320 × 320毫米,能够制造超大尺寸的组件或提高单次作业的零件数量,从而降低单个零件的成本。
除了打印区域外,C1000 还确保了可靠性和可重复性。3DCeram 的 CERIA
软件集成了人工智能,可实时监控和优化打印过程,旨在减少废品和偏差。材料开发也在同步进行:3DCeram Sinto 开发专为 SLA
设计的陶瓷材料,包括氧化钇稳定氧化锆混合物。公司采用“一站式”服务模式,涵盖可打印原料优化、打印机参数化和热处理,并以 C1000
Flexmatic作为半自动生产线。

依靠坚固的陶瓷地基
SOEC打印方法建立在先前的SOFC/SOEC研究项目和欧洲项目的基础上,这些项目利用3D结构化打印电解质来增加活性面积。早期研究采用3DCERAM的SLA技术打印8
mol% YSZ电解质,制备了厚度为250 µm的平面和波纹状膜,有效面积分别为2.00 cm²和3.15 cm²。在800–900
°C的测试中,波纹状电池的性能提升与面积增加成正比,在900 °C时达到410 mW/cm²的最大功率密度。在共电解模式下,波纹状器件在1.3
V电压下实现了600 mA/cm²的电流密度,且性能下降小于35%。
此外,HyP3D计划旨在开发一种超紧凑型高压SOEC堆,采用3D打印技术,活性面积达70平方厘米,并集成了相关功能。目标是在850摄氏度、5巴以上压力下,电压约为1.3伏时,电流密度超过0.90安/平方厘米。HyP3D计划的目标之一是制造一个体积仅为630立方厘米、功率密度为2.14千瓦的电解池,相当于3.4千瓦/升和1.10千瓦/千克。与此同时,CleanHyPro项目正在“地平线欧洲”框架下建立一个开放式创新测试平台,以加速电解技术的工业应用,并为规模化生产和验证提供场所。

建立对陶瓷增材制造的信心
随着欧洲加大对氢能转型的投入,对可靠、可扩展且经济高效的SOEC组件的需求日益迫切。3DCeram
Sinto 在基于SLA技术的陶瓷 3D 打印领域拥有超过 20 年的经验,具备独特的优势,能够提供大规模设备、嵌入式人工智能生产方案以及专为
SOEC 需求而设计的配方。通过 CLEANHYPRO 项目,有望增强人们对陶瓷增材制造正在成为工业现实支柱的信心。
采购团队在评估用于SOEC的陶瓷增材制造技术时,需要明确关键的生产细节。采购方需要了解以下信息:如何通过CERIA干预措施控制生产流程、完整构建的成功率、已批准的材料和设计限制、窑炉和后处理能力,以及C1000 Flexmatic生产线的任何第三方认证。证书标识、参与合作伙伴和首批客户部署情况将进一步明确批量生产的准备情况。
来源:南极熊

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