3D-Druck hat Potential Membrantechnik zu transformieren

Laut Wissenschaftlern des Zentrums für Advanced Separations Engineering an der Universität von Bath in Großbritannien könnte die Entwicklungen im Bereich 3D-Druck neue Türen für Herstellung von Membranen öffnen.

Membranen sind dünne Schichten eines Materials, die den Transport von Stoffen durch diese Schicht beeinflussen. Sie kommen in vielfältigen Anwendungen und für verschiedenste Funktionen zum Einsatz. Ein Beispiel dafür ist die Trennung von Salz und Wasser durch Umkehrosmose-Mebranen bei der Entsalzung.

Das Forscherteam hat im Rahmen einer Studie die Eigenschaften von unterschiedlichen 3D-Drucktechnologien für die Herstellung von Membranen untersucht. Derzeit ist die Form von Membranen auf flache und röhrenförmige Oberflächen beschränkt. Die additive Fertigung hingegen ermöglicht es diese in unterschiedlichen Formen, Typen und Designs herzustellen. Zukünftig könnten so innovativere und weitaus präzisere Membranen entstehen, die Einfluss auf eine Reihe von bedeutenden Industrien, wie die Wasserindustrie haben. Neuartige Membranen mit speziell designten Poren und Oberflächen, die das Mikro-Mischen und die Querströmung auf der Oberfläche verbessern, könnten Energie und Stillstandzeit aufgrund von zu reinigender Verblockung sowie Fouling verhindern.

Dr. Darrell Patterson, Direktor des Zentrums erklärt, dass die additive Fertigung derzeit noch nicht ganz so entwickelt ist um auch kostentechnisch mit traditionellen Herstellungsmethoden mithalten zu können. Zukünftig sieht er allerdings großen Potential:

“Although 3D printing technology is not quite well enough developed to yet produce large scale membranes that will be cost competitive with existing products, this work does signal what the future possibilities are with 3D printing, to produce membranes beyond that which are currently available, including controlled complex pore structures, integrated surface patterns and membranes based on nature.”

Bis zu 15% der weltweit verbrauchten Energie wird für das Separieren und Reinigen von Industrieprodukten wie Gasen, feinen Chemikalien und Wasser aufgebracht. Um die 40 bis 70% des Industriekapitals und der Betriebskosten werden für Trennungsprozesse aufgewendet. Membrantechnik könnte Trennverfahren für Gase und Flüssigkeiten weitaus weniger energieaufwändig als auch nachhaltiger machen. Sie ist somit eine der Schlüsseltechnologien um die CO2-Bilanz und Kosten in der Industrie zu verringern.

Die Studie mit dem Titel “Perspective on 3D printing of separation membranes and comparison to related unconventional fabrication techniques” wurde im Journal of Membrane Science veröffentlicht.