Bosch Advanced Ceramics presenta el primer microrreactor cerámico impreso en 3D del mundo

Aug 08, 2023

Bosch Advanced Ceramics, junto con la empresa química BASF y el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), ha desarrollado lo que afirma es el primer microrreactor impreso en 3D del mundo hecho de material cerámico técnico.

Un microrreactor es un dispositivo a pequeña escala diseñado para albergar y facilitar reacciones químicas. Para soportar las condiciones a menudo extremas creadas por estas reacciones, los microrreactores tienen que ser estables tanto en condiciones de alta temperatura como corrosivas, pero pocos materiales ofrecen tales propiedades.

Bosch Advanced Ceramics ahora ha combinado su experiencia en tecnología cerámica con la fabricación aditiva para permitir una aplicación única. BASF está utilizando el microrreactor en aplicaciones de investigación diarias, lo que le permite a la empresa monitorear sus reacciones químicas en las condiciones de temperatura necesarias.

"Para controlar y monitorear una reacción química, un reactor debe tener dureza, resistencia al calor y estructuras complejas en su interior", dice Klaus Prosiegel, gerente de ventas de Bosch Advanced Ceramics. "La cerámica técnica impresa en 3D trae estas excelentes propiedades a la mesa".

El mercado de la cerámica técnica

Según la firma de investigación Data Bridge, se espera que el mercado mundial de la cerámica técnica tenga un valor aproximado de 16 000 millones de euros para 2029. La clase de material es muy versátil y tiene demanda en una amplia variedad de sectores.

Por ejemplo, en medicina, los materiales de Bosch Advanced Ceramics se utilizan para fabricar tijeras bipolares capaces de cortar tejido y detener el sangrado simultáneamente. Una corriente eléctrica que recorre el metal de las palas calienta el tejido para sellarlo, mientras que la cerámica técnica actúa como aislante para evitar que las palas metálicas entren en cortocircuito. Esto puede hacer que la cirugía sea más segura y más rápida.

Del mismo modo, en el sector energético, las cerámicas técnicas de la firma ofrecen una excelente resistencia al calor y conductividad iónica para su uso en pilas de pilas de combustible. La industria de la movilidad a menudo también fabrica sus sensores de distancia con cerámica técnica, lo que ayuda a los conductores a estacionar sus automóviles en espacios reducidos.

Un microrreactor cerámico impreso en 3D

En medio de la plétora de aplicaciones avanzadas, Bosch reconoció que la cerámica técnica también podría ser una gran cámara de reacción. El desafío era encontrar un proceso de producción que pudiera fabricar las estructuras complejas necesarias para este microrreactor en particular, estructuras que de otro modo serían imposibles utilizando la fabricación tradicional.

Al optar por la impresión 3D, los socios descubrieron que el reactor requería menos materias primas y significativamente menos energía que un reactor grande convencional. BASF ahora está utilizando el dispositivo impreso en 3D para realizar experimentos a menor escala y extrapolar los resultados antes de pasar a proyectos a mayor escala.

Prosiegel explica: "Esto es como un chef que prueba una nueva receta a pequeña escala antes de poner el plato en el menú".

En cuanto a los próximos pasos, los socios ahora tienen la intención de imprimir en 3D otros 10 a 20 reactores con exactamente el mismo diseño para BASF. Prosiegel también ve un futuro brillante para la cerámica técnica en el sector químico en general, afirmando que, después de todo, todos los crisoles de laboratorio están hechos de cerámica técnica.

Esta puede ser la primera instancia de un microrreactor cerámico impreso en 3D, pero la industria energética ciertamente ha tenido componentes de reactores impresos en 3D antes. El mes pasado, se instaló un conjunto de componentes de combustible fabricados de forma aditiva en plantas de energía nuclear en toda Escandinavia. Llamados filtros StrongHold AM, los filtros de desechos de combustible nuclear fueron impresos en 3D por Westinghouse Electric Suecia y son los primeros de su tipo en ser aprobados para uso final.

Por otra parte, Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC), con sede en Seattle, autorizó recientemente un método novedoso para imprimir en 3D componentes para reactores nucleares utilizando materiales refractarios como el carburo de silicio. Desarrollado por el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, el método combina técnicas de impresión 3D de chorro de aglomerante con un proceso de infiltración de vapor químico.

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La imagen destacada muestra a BASF monitoreando una reacción química dentro de una máquina de inspección visual. Foto vía Bosch Advanced Ceramics.

Kubi Sertoglu es licenciado en Ingeniería Mecánica y combina una afinidad por la escritura con una formación técnica para ofrecer las últimas noticias y reseñas sobre fabricación aditiva.