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Fabrication additive : vers une valorisation plus efficace du CO2


​En une unique étape, la fabrication additive permet de réaliser des pièces au design complexe. Le démonstrateur d'échangeur-réacteur réalisé par le CEA-Liten, institut de CEA Tech, devrait permettre d'améliorer les performances de la production de carburants de synthèse par hydrogénation de CO2.

Publié le 10 novembre 2020

Dans un contexte de transition énergétique, capter le CO2 émanant de biomasse ou de différentes industries pour le valoriser sous la forme de carburants de synthèse (méthane par exemple) ou de précurseurs chimiques (méthanol par exemple) est un enjeu majeur. L'efficacité de la réaction de méthanation et la compacité de l'échangeur-réacteur peuvent être améliorées par optimisation du design. Dans cette perspective, la fabrication additive, qui permet la réalisation d'une géométrie d'échangeur difficile à obtenir par les procédés industriels classiques de fabrication (emboutissage, usinage, soudage…), est d'une aide précieuse.

Les chercheurs du CEA-Liten ont cherché à exploiter cette technologie afin de réaliser un réacteur pour la méthanation à la géométrie complexe et optimisée permettant un échange thermique élevé, et donc un meilleur contrôle de la réaction de méthanation. Bien maîtrisé au laboratoire et mis en œuvre sur ce réacteur optimisé, le procédé de « fusion laser sur lit de poudre » a permis de produire en une unique étape un échangeur contenant des canaux de géométries complexes visant à augmenter la surface d'échange thermique. La suppression des étapes d'assemblages traditionnelles grâce au procédé d'impression 3D permettent également de réduire le risque de fuite.

Ce démonstrateur, développé en partenariat avec la société AddUp, a été réalisé sur la machine industrielle FormUp350 de la plate-forme FAMERGIE (Fabrication Additive Métallique pour l'Energie). Les procédés de fabrication ont été adaptés à la réalisation d'échangeurs en acier inoxydable 304L, de façon à optimiser le coût, la durée de fabrication et les états de surface. Des tests sur un banc de méthanation seront bientôt menés au CEA pour mesurer les performances de cet échangeur-réacteur. En parallèle, les équipes du CEA travaillent à optimiser la complémentarité de la fabrication additive et des technologies traditionnelles type CIC dans une optique d'optimisation des procédés et de maîtrise des délais/coûts.

Il s'agit de la première réalisation par impression 3D sur la plateforme FAMERGIE qui est hébergée au CEA et co-animée par AddUp et le CEA pour développer la fabrication additive dans le secteur de l'énergie. L'ambition de FAMERGIE est de devenir une plateforme reconnue pour concevoir, optimiser et réaliser des preuves de concepts en fabrication additive métallique en vue de leur future production industrielle sur le marché de l'énergie. De nombreux autres démonstrateurs sont à venir !

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