[ca] La transició energètica és essencial en les estratègies de descarbonització del escenari actual. En aquest context, mostra especial interès la integració de les Cèl·lules d'Òxid Sòlid (SOCs) en la xarxa energètica global centrada en l'hidrogen verd. Les SOCs destaquen per la seva alta eficiència en la generació d'energia i la producció d'hidrogen. La seva naturalesa reversible les posiciona com a candidates clau per a rutes Power-to-Gas i Gas-to-Power. A més, la sinergia entre les SOCs i els reactors de metanització de CO2 millora la seva compatibilitat amb xarxes de distribució de gas existents, com avantatge addicional. Malgrat el potencial de les SOCs, el seu desenvolupament està limitat per tècniques convencionals de fabricació ceràmica, com el tape-casting, la serigrafia i l'extrusió, que restringeixen les geometries a formes simples, cosa que redueix la densitat de potència i l'estabilitat. Els processos manuals d'apilat, unió i segellat augmenten significativament els costos i els temps de producció de les SOCs. En canvi, les tecnologies de fabricació additiva han demostrat un gran potencial per transformar la producció de ceràmiques funcionals, especialment en la fabricació de SOCs. L'ús de la impressió 3D permet augmentar la complexitat geomètrica mitjançant dissenys jeràrquics del sistema o l'addició de característiques atípiques a nivell de les cel·les ceràmiques, optimitzant simultàniament el procés de fabricació , reduint la inversió inicial i millorant l'eficiència en reduir els passos de producció. Aquest treball explora el potencial de la fabricació additiva en la producció de ceràmiques avançades, centrant-se en dos aspectes clau: (i) l'ús d'estereolitografia (SLA) per fabricar dispositius energètics i catalítics amb dissenys complexos i una alta relació d'aspecte; i (ii) el desenvolupament d'una tècnica híbrida multimaterial per a la fabricació en dos passos de SOCs autosuportades, combinant SLA i robocasting (RC), seguit d'una co-sinterització complexa dels materials. La investigació aborda els principals reptes tecnològics i dels materials en la fabricació de SOCs autosostingudes mitjançant tecnologia híbrida multimaterial. La combinació de SLA i RC, seguida d'una co-sinterització optimitzada de dispositius multicapa, ha estat complexa però ha demostrat un alt nivell d'innovació ii impacte. La caracterització electroquímica de les SOCs impreses i co-sinteritzades en condicions d'operació tant de cèl·lula de combustible com d'electròlisi ha validat tots els passos optimitzats d'aquesta metodologia innovadora. A més, s'han dissenyat i fabricat SOCs monolítiques basades en zirconi amb una configuració de doble espiral mitjançant SLA, demostrant la capacitat de la fabricació additiva per produir dispositius autosuportats sense unions i amb una complexitat jeràrquica, amb l'objectiu d'augmentar el rendiment electroquímic per unitat de massa i volum. Com a alternativa a les SOCs, es van desenvolupar suports catalítics d'alúmina per a la reacció de metanització de CO2. Aquests suports impresos en 3D van ser caracteritzats, mostrant una millora en el rendiment catalític gràcies a l'optimització de la geometria estructural. En resum, aquest manuscrit presenta un estudi exhaustiu sobre l'aplicació de tecnologies de fabricació additiva en la producció de dispositius ceràmics funcionals innovadors per a diverses aplicacions energètiques. El desenvolupament i l'optimització de noves rutes basades en la impressió 3D ofereixen un gran potencial per superar les limitacions de les tècniques convencionals de processament ceràmic i obrir el camí cap a una major digitalització en la fabricació de SOCs.

[es] La transición energética es esencial en las estrategias de descarbonización del sector energético. En este contexto, se ha prestado especial atención a la integración de las Celdas de Óxido Sólido (SOCs) en una red energética global centrada en hidrógeno verde. Las SOCs destacan por su alta eficiencia en la generación de energía y la producción de hidrógeno. Su naturaleza reversible las posiciona como principales candidatas para las rutas de Power-to-Gas y Gas-to-Power. Además, la posible integración entre SOCs y reactores para la metanización de CO2 garantiza su compatibilidad con las redes de distribución de gas existentes como ventaja adicional. A pesar del potencial de las SOCs, su desarrollo está limitado por técnicas convencionales de fabricación cerámica, como el tape-casting, la serigrafía y la extrusión, que las restringen a geometrías simples, lo que termina por reducir su densidad de potencia y su estabilidad. Los procesos de apilado, unión y sellado, todavía manuales, aumentan significativamente los costes y tiempos de producción de las SOCs.En contraste, las tecnologías de fabricación aditiva han demostrado un gran potencial para transformar la producción de cerámicas funcionales, especialmente en la fabricación de SOCs. El uso de la impresión 3D permite aumentar la complejidad geométrica mediante el diseño jerárquico del sistema o la adición de características atípicas en las celdas, optimizando simultáneamente el proceso de fabricación cerámica, reduciendo la inversión inicial y mejorando la eficiencia al reducir el número de pasos de producción y su complejidad. El presente trabajo explora el potencial de la fabricación aditiva para la producción de cerámicas avanzadas, enfocándose en dos aspectos clave: (i) el uso de estereolitografía (SLA) para fabricar dispositivos energéticos y catalíticos con diseños complejos; y (ii) el desarrollo de una técnica multimaterial para la fabricación en dos pasos de SOCs autosoportadas, híbridando SLA y robocasting (RC), seguido de una co-sinterización compleja de los materiales. La investigación aborda los principales desafíos tecnológicos y materiales en la fabricación de SOCs autoportantes mediante tecnología híbrida multimaterial. La combinación de SLA y RC, seguida de una co-sinterización optimizada de dispositivos multicapa, ha sido innovadora y compleja. La caracterización electroquímica de las SOCs impresas y co-sinterizadas bajo condiciones de operación, tanto de celda de combustible como de electrolizador, ha permitido validar la propuesta innovadora del presente trabajo. Además, se han diseñado y fabricado SOCs monolíticas basadas en circonia con una configuración en doble espiral mediante SLA, demostrando la capacidad de la fabricación aditiva para producir dispositivos autosoportadas sin juntas y con una complejidad jerárquica, con el objetivo de aumentar el rendimiento electroquímico por unidad de masa y volumen. Como alternativa a las SOCs, se desarrollaron soportes catalíticos de alúmina para la reacción de metanización de CO2. Estos soportes impresos en 3D fueron caracterizados, mostrando una mejora en el rendimiento catalítico debido a la optimización de la geometría estructural. En resumen, el presente trabajo presenta un estudio exhaustivo sobre la aplicación de tecnologías de fabricación aditiva en la producción de dispositivos cerámicos funcionales innovadores para diferentes aplicaciones energéticas. El desarrollo y optimización de nuevas rutas basadas en impresión 3D ofrecen un gran potencial para superar las limitaciones de las técnicas convencionales de procesado cerámico y allanar el camino hacia una mayor digitalización en la fabricación de SOCs.