3D打印为工业领域结构催化转换器的制造带来机遇

来源 ：增材制造技术前沿

随着环保意识的增强和法规的严格，催化转化器的制造和研发变得尤为重要。这些设备可以有效地降低废气中的有害物质含量，改善空气质量，保护人类健康和生态环境。随着技术的进步和市场需求的变化，催化转化器的制造技术也在不断更新迭代，以满足更严格的排放标准和更高效的能源利用要求。

3D打印技术在排放控制方面的应用为应对挑战性污染物提供了创新的可能性。通过精确控制催化剂或转换器的结构和分布，增材制造可以优化催化转化器的性能，提高转化效率，同时减少催化剂的用量。此外，增材制造还可以实现催化剂的定制化设计，以适应不同排放源和污染物的特性，进一步提高排放控制的针对性和有效性。

借助增材制造方法，可以制造几何形状优化的转化器和反应器。特别是，使用AM技术可以使连续流动反应更加强烈。在制造处理多相流的非等温催化转化器和反应器时，应用AM技术更具挑战性，因此被归类为高科技产品开发。为了充分实现增材制造在催化研究和工业中的集成，需要建立一个分类体系。通过这一途径，可以确定哪些增材制造的对象对特定的催化过程有用。

金属增材制造在化学过程领域，特别是化学反应器的设计和制造方面，正受到越来越多的关注。设计自动化和多功能制造步骤的本地化等关键发展推动了这项技术的进步，并为催化转化器的生命周期管理革命提供了引人入胜的可能性。特别是在催化还原和排放去除方面，这些过程高度依赖于稀缺且昂贵的贵金属，因此，制造催化系统的新技术对于应对新兴污染物和日益严格的排放限制至关重要。

为了适应这些不断变化的要求，催化设备的制造，特别是结构化催化转化器的制造，必须不断改进以确保设备的最佳性能。借助增材制造，可以引入更复杂的形状以改善流动特性，从而减轻质量传输限制。此外，还有可能使用更广泛的金属基材，包括那些在传统制造方法中通常被认为不兼容或不切实际的金属基材，这些传统方法通常依赖于薄金属箔的钎焊。

根据金属粉末在金属增材制造中的热性能，开发的结构化催化转化器可以在广泛的温度范围内运行，这是有效排放控制的关键因素。此外，基材内的热传递可以定制，为冷启动应用开辟了新的可能性。金属增材制造的另一个显著优势是，它能够定制催化剂以适应甚至最小的设备，并减轻移动应用的重量。通过利用这些参数定制催化性能，增材制造不仅提高了催化性能，还增强了转化器的可持续性。

基于这些因素，金属增材制造在化学工程领域的应用潜力巨大，有望为催化转化器和反应器的设计和制造带来革命性的变革。随着技术的不断进步和成本的降低，金属增材制造将在未来发挥更加重要的作用，为化学工业的可持续发展做出更大的贡献。