3D打印（3DP）即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。 3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型，后逐漸用于一些產品的直接制造，已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、***以及其他領域都有所應用。 日常生活中使用的普通打印機可以打印電腦設計的平面物品，而所謂的3D打印機與普通打印機工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印機的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機內裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料，打印機與電腦連接后，通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來，**終把計算機上的藍圖變成實物。通俗地說，3D打印機是可以“打印”出真實的3D物體的一種設備，比如打印一個機器人、打印玩具車，打印各種模型，甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為“打印機”是參照了普通打印機的技術原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。這項打印技術稱為3D隱身”于其他設備或零件中。江蘇專業3D打印服務品牌企業

3D打印設備中集成了熱交換結構與質量交換器。研究團隊對這種3D打印設備進行了測試。3D打印設備被安裝在一個1米高，8英寸寬的吸收塔中，吸收塔由七個商用不銹鋼填料組成，3D打印設備被安裝在不銹鋼填料元件之間的色譜柱上半部分。

受限于制造工藝，傳統吸收塔填料外部幾何形狀復雜，并且很難集成熱交換功能。3D打印設備也屬于吸收塔中的填料元件，優勢是能夠在不增加體積和外部幾何結構復雜性的前提下進行功能集成，即相當于填料元件中集成了熱交換器和質量交換器。

研究團隊稱之為3D打印增強型設備。那么，有了這種功能集成的3D打印設備，二氧化碳吸收塔的功能得到了哪些增強呢？根據ORNL 實驗室的描述，3D打印設備所具有的原位冷卻功能增加了二氧化碳氣體的液態轉化量，使氣流和液體流之間的接觸表面積比較大化，從而增強了質量傳遞。

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們可以看到，通過3D打印技術，3D打印發光字的制作周期可以更短，可實現更復雜的工藝效果，對人工的要求降低，有效減少人力成本。3D打印設備替換雕刻機，對場地環境的要求也**降低。成本減少，效果增加，投資回報率也**增加。

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研究團隊在發表的研究論文中展示了這一3D打印設備為吸收塔二氧化碳捕獲能力所帶來的提升。他們進行了兩個單獨的實驗，一個改變含二氧化碳的氣體流量，另一個改變MEA溶劑的流量。這些實驗旨在確定哪種操作條件將對碳捕獲效率產生比較大的好處。兩項實驗均***提高了碳捕獲率，并證明了捕獲程度始終取決于氣體流速。該研究還顯示了在二氧化碳濃度為20％時的捕獲峰值，根據操作條件，捕獲率增加的百分比范圍為2.2％至15.5％。

未來的研究將集中在優化操作條件和設備的幾何形狀上，以在碳捕獲吸收過程中產生更多的改進。

3D打印設備替換雕刻機，對場地環境的要求。

溫室效應是全球共同關注的環境保護話題，但在無法避免使用產生碳排放問題的化石類燃料的情況下，減少二氧化碳排放量是解決辦法之一。

ORNL 實驗室研發了一種3D打印鋁合金設備，該設備實際上是一種二氧化碳氣體吸收塔中的填料元件，對工廠排出的二氧化碳氣體具有增強的捕獲能力。集成在3D打印填料元件中的熱交換結構在其中發揮了關鍵作用。

本期，3D科學谷將通過這一案例，并結合工業增材制造領域出現的熱交換結構與零部件相集成的趨勢，與谷友一起領略金屬3D打印技術在熱管理領域的潛能。

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控制吸收過程中的溫度，對于二氧化碳捕獲非常關鍵。3D打印設備中集成的熱交換功能，可以減少色譜柱中的局部溫度峰值，有助于提高二氧化碳的捕集效率。

起到熱交換功能的冷卻通道就隱藏在3D打印設備的內部。3D打印設備直徑為20.3厘米，高度為14.6厘米，總流體容量為0.6升。研究團隊并未揭示采用的是哪種鋁合金材料，但表示具有高導熱性和結構強度。當然，該設備還可以采用其他材料進行增材制造，例如新興的高熱導率聚合物。

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