Επιστήμονες στις ΗΠΑ παρουσίασαν μια πρωτοποριακή μέθοδο για την ταχύτερη κατασκευή εξαρτημάτων για πυρηνικούς αντιδραστήρες, χρησιμοποιώντας έναν από τους μεγαλύτερους 3D εκτυπωτές στον κόσμο. Οι ερευνητές του Κέντρου Προηγμένων Δομών και Σύνθετων Υλικών (ASCC) του Πανεπιστημίου του Μέιν (UMaine) αξιοποίησαν τον πολυμερικό 3D εκτυπωτή για τον σχεδιασμό τεράστιων, υψηλής ακρίβειας καλουπιών σκυροδέματος.
Αυτά τα ειδικά καλούπια κατασκευάστηκαν για την Kairos Power, μια εταιρεία με έδρα την Καλιφόρνια που αναπτύσσει έναν πυρηνικό αντιδραστήρα νέας γενιάς ισχύος 35 μεγαβάτ, τον Hermes. Ο χαμηλής ισχύος αντιδραστήρας βρίσκεται υπό κατασκευή στο Όουκ Ριτζ, στο Τενεσί. Κάθε τμήμα τοίχου έχει πάχος σχεδόν ένα μέτρο και ύψος περίπου 8 μέτρα.
Εκτύπωση γιγαντιαίων δομών
Αντιμέτωπη με ασφυκτικές προθεσμίες και έναν σχεδιασμό που απαιτούσε ακρίβεια σε επίπεδο χιλιοστού, η Kairos Power στράφηκε στους ερευνητές του ASCC, έπειτα από σύσταση του Εθνικού Εργαστηρίου Όουκ Ριτζ (ORNL) του Υπουργείου Ενέργειας. Η εταιρεία ζήτησε από τους ερευνητές να εκτυπώσουν τα μακρύτερα καλούπια που έχουν κατασκευαστεί ποτέ στο κέντρο για τη χύτευση ενός τεράστιου τσιμεντένιου τοίχου για την προστασία από την ακτινοβολία των αντιδραστήρων. Στη συνέχεια, τα καλούπια υποβλήθηκαν σε κατεργασία ακριβείας ώστε να πληρούν αυστηρές προδιαγραφές.
Η εγκατάσταση φιλοξενεί τον μεγαλύτερο πολυμερικό 3D εκτυπωτή στον κόσμο, με δυνατότητα εκτύπωσης εκατοντάδων κιλών υλικού ανά ώρα. Η ομάδα σχεδίασε και εκτύπωσε ειδικά κυματοειδή καλούπια σκυροδέματος που εφαρμόζουν σε χαλύβδινο πλαίσιο. Η ομάδα εξέτασε κάθε καμπύλη και γωνία και τις συνέκρινε με το ψηφιακό μοντέλο, διασφαλίζοντας την ακρίβεια και την ποιότητα.
«Δεν υπήρχε περιθώριο λάθους», δήλωσε η Σούζαν ΜακΚέι, επικεφαλής βιώσιμων υλικών του ASCC.
Το αποτέλεσμα ήταν ένα υβριδικό σύστημα χύτευσης που μείωσε το κόστος, επιτάχυνε την παραγωγή και βοήθησε την Kairos Power να παραμείνει στο χρονοδιάγραμμα ενός έργου υψηλής σημασίας.
«Καταφέραμε να ανταποκριθούμε σε μια εμπορική προθεσμία με τεράστια εξαρτήματα υψηλής ακρίβειας — ένα επίτευγμα σχεδόν απίστευτο για ένα ακαδημαϊκό κέντρο. Η συνεργασία αυτή αποδεικνύει ότι οι δυνατότητες του UMaine λειτουργούν πλέον με τη δυναμική της βιομηχανίας» πρόσθεσε η ΜακΚέι.
Προηγμένη τεχνολογία εκτύπωσης
Εκτός από την εκτύπωση, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μέιν αναπτύσσουν ένα σύστημα ψηφιακής διασφάλισης μέσω του Material Process Property Warehouse (MPPW). Το σύστημα αυτό χρησιμοποιεί τεχνητή νοημοσύνη και μηχανική μάθηση για να καταγράφει και να παρακολουθεί κάθε βήμα της μεγάλης κλίμακας προσθετικής και υβριδικής κατασκευής.
Δημιουργώντας ένα «ψηφιακό νήμα», το MPPW επιτρέπει στα εξαρτήματα να αποκτούν αυτόματα πιστοποίηση — μια σημαντική εξέλιξη που μειώνει τα κόστη, τις ρυθμιστικές καθυστερήσεις και τους κινδύνους για βιομηχανίες όπως η πυρηνική ενέργεια και η άμυνα.
Ο Χαμπίμπ Νταγκέρ, εκτελεστικός διευθυντής του ASCC, υπογράμμισε ότι το Κέντρο Προηγμένων Δομών και Σύνθετων Υλικών διαθέτει μακρά ιστορία στην τήρηση απαιτητικών βιομηχανικών χρονοδιαγραμμάτων.
«Πρόκειται για ένα ασυνήθιστο επίπεδο απόδοσης για έναν ακαδημαϊκό φορέα — και για ένα κρίσιμο πλεονέκτημα, καθώς οι ΗΠΑ επιδιώκουν να εκσυγχρονίσουν την ενεργειακή τους υποδομή», κατέληξε σε σχετική ανακοίνωση.
