На крупнейшем в мире 3D-принтере создали детали для ядерного реактора
Американские инженеры использовали уникальный сверхбольшой полимерный 3D-принтер для ускоренного производства компонентов нового поколения ядерного реактора. Работа была выполнена в Центре передовых конструкций и композитных материалов (ASCC) Университета штата Мэн и стала частью Альянса специализированных материалов и производства для устойчивых технологий (SM²ART).
Этот проект объединил университеты, национальные лаборатории и промышленность для решения задач сложного производства.
Гигантский принтер создает сложные формы
Исследователи напечатали огромные бетонные опалубки для компании Kairos Power, которая разрабатывает маломощный реактор Hermes мощностью 35 МВт в Оук-Ридже, штат Теннесси. Каждая секция стены имеет толщину три фута, высоту 27 футов и форму сложной синусоидальной кривой. Создание таких конструкций вручную было бы практически невозможным, учитывая требования к точности до миллиметра.
«Права на ошибку у нас не было», — отметила Сьюзен Маккей, директор ASCC по устойчивым материалам.
После печати каждая форма прошла дополнительную обработку на станках с ЧПУ (числовым программным управлением) и проверку по цифровой модели, чтобы гарантировать соответствие строгим допускам.
Принтер, используемый командой, является крупнейшим в мире среди полимерных моделей. Он способен печатать сотни фунтов материала в час, что позволяет создавать конструкции невиданного ранее масштаба и сложности.
«Мы уложились в коммерческий срок, изготовив массивные высокоточные компоненты, что для академического центра стало настоящим достижением», — отметил Маккей
Инновации цифрового контроля и искусственного интеллекта
Вместе с физическим 3D-производством команда разработала цифровую платформу MPPW для управления производством материалов. Система использует искусственный интеллект и машинное обучение для регистрации каждого этапа крупномасштабного аддитивного и конвергентного производства. Это позволяет отслеживать движение материалов, параметры печати и соблюдение всех стандартов качества, а также ускоряет сертификацию компонентов.
MPPW создает «цифровой поток», в котором каждый компонент проверяется и документируется, снижая затраты, минимизируя риски и ускоряя производство. Для отраслей, где безопасность критична, таких как ядерная энергетика и оборона, это особенно важно.
Райан Дехофф, директор Демонстрационного производственного центра Министерства энергетики США, отметил, что такие альянсы «открывают прямой путь к инструментам и кадрам, необходимым для создания энергетической и оборонной инфраструктуры страны следующего поколения».
Значение для отрасли и будущих технологий
Использование гигантских 3D-принтеров в сочетании с цифровым мониторингом позволяет ускорить производство без ущерба для точности. Это открывает путь к более гибкой и быстрой реализации проектов сложных инженерных объектов, снижает затраты на материалы и сокращает сроки строительства. Проект также демонстрирует, как академические учреждения могут конкурировать с промышленностью в производстве высокотехнологичных компонентов.
Хабиб Дагер, исполнительный директор ASCC, отметил, что 27-летний центр площадью около 13 935 м² с 400 сотрудниками обладает большим опытом работы в условиях жестких сроков частного сектора
В конечном счете, сочетание масштабного 3D-печати, цифрового контроля и ИИ открывает новые возможности для ускоренного производства сложных конструкций, повышает безопасность и точность, а также демонстрирует потенциал университетских лабораторий в развитии промышленности будущего.