温室效应是全球共同关注的环境保护话题，但在无法避免使用产生碳排放问题的化石类燃料的情况下，减少二氧化碳排放量是解决办法之一。
ORNL 实验室研发了一种3D打印铝合金设备，该设备实际上是一种二氧化碳气体吸收塔中的填料元件，对工厂排出的二氧化碳气体具有增强的捕获能力。集成在3D打印填料元件中的热交换结构在其中发挥了关键作用。
本期，3D科学谷将通过这一案例，并结合工业增材制造领域出现的热交换结构与零部件相集成的趋势，与谷友一起领略金属3D打印技术在热管理领域的潜能。
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内部集成了热交换结构的3D打印填料元件来源：ORNL....增材制造实现的原位冷却
吸收是捕获二氧化碳气体常用、经济的方法，在这一过程中，烟囱中的烟气流与可与单乙醇胺（称为MEA）等溶剂进行接触，这些溶剂能够与气体发生反应。
在这种碳吸收方式中通常会产生热量，如果多余的热量无法及时排出，那么整个工艺的效率就会大打折扣。而3D打印设备中正是解决溶剂碳吸收过程中热交换问题的途径。
▲3D打印填料内部集成的热交换结构
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打印机打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米来计算的。一般的厚度为100微米，即0.1毫米，也有部分打印机如ObjetConnex 系列还有三维 Systems' ProJet 系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。 用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天，根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时，当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。
传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品，而三维打印技术则可以以更快，更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的三维打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。
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3D打印设备中集成了热交换结构与质量交换器。研究团队对这种3D打印设备进行了测试。3D打印设备被安装在一个1米高，8英寸宽的吸收塔中，吸收塔由七个商用不锈钢填料组成，3D打印设备被安装在不锈钢填料元件之间的色谱柱上半部分。
受限于制造工艺，传统吸收塔填料外部几何形状复杂，并且很难集成热交换功能。3D打印设备也属于吸收塔中的填料元件，优势是能够在不增加体积和外部几何结构复杂性的前提下进行功能集成，即相当于填料元件中集成了热交换器和质量交换器。
研究团队称之为3D打印增强型设备。那么，有了这种功能集成的3D打印设备，二氧化碳吸收塔的功能得到了哪些增强呢？根据ORNL 实验室的描述，3D打印设备所具有的原位冷却功能增加了二氧化碳气体的液态转化量，使气流和液体流之间的接触表面积比较大化，从而增强了质量传递。
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