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3D打印在核工业领域的应用有哪些?

2016-01-13 14:52
kumsing
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  目前BLT-S300在验收调试阶段,蓄势而发,在制备产品性能经过验收合格后,BLT-S300将为二〇二厂3D打印各种复杂零件建造提供重要的装备支持。

  电弧焊增材制造-英国核电站自动化增材制造单元

  与现在所熟悉的三维打印机一样,大型的增材制造单元可以制造高完整性部件,并将使金属通过增材制造的方法获得锻件的性能。

  英国的核电站增材制造自动化单元由库卡承建,耗资1万欧元,占地10米x5米的增材制造单元由通过安装在一个三轴九米龙门的六轴机器人组成,在直径3.5米的转盘上装载着二轴机械手。机器人通过进行“TOPTIG”电弧焊的方式来完成增材制造,系统中集成了金属线送入焊枪,是由法国液化空气集团专门为机器人焊接应用开发的。

  机器人按照计算机辅助设计模型的路径来焊接材料以创建三维几何形状。从而创造近净形零件,用于制造大型泵和阀的壳体或压力容器,有效降低初始成本和避免昂贵的锻件或铸件,并且有助于避免环境污染问题。

  低放射性废物容器打印-英国Sellafield核基地的逆向工程尝试

  1940年代建设的英国Sellafield核基地是世界上最古老的核工业基地之一,该工厂的零件很多是一次性设计的,要更换这样的零件必须是定制的,这是个昂贵且耗时的过程。3D打印技术提供了一个新机会,使得组件相对快速和容易被更换,节省了时间和纳税人的金钱。

  

  在对40吨垃圾中转集装箱更换盖子的设计方面,通过扫描和3D打印技术,单个零件不仅比传统的加工方式节约了六个月的加工时间,而且还节约了4万多美金。

  反应器模型的制造

  位于法国圣保罗冈的国际热核实验反应堆-ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor),是世界上最昂贵和最复杂的核试验反应堆机构。

  ITER在美国的团队:美国国家橡树岭实验室通过3D打印核反应器塑料模型和金属原型的方法来降低ITER的研究运营成本。

  在电脑中查看核反应器设计的模型时候,通常很难对反应器的每个部位产生直观的感受,而且很容易产生疲劳感。3D打印的模型解决了这一问题,科学家不仅获得直观的感觉,并且还可以用手触摸,提出修改意见。

  金属零件的设计探索过程中亦是如此,如果要制作一个1比1的金属零件,那需要上吨重的材料,并且十分昂贵,通过3D打印缩小比例的金属零件,例如打印中断缓解系统的快速气体阀门,来发现设计中存在的缺陷以及需要优化的地方,从而减少设计迭代的成本,周期和环节。

  同样的尝试,做为工程和物理科学研究理事会(EPSRC)资助的项目,英国剑桥大学通过3D打印模型来辅助研究钍能,以期通过寻找新时代的核动力,帮助英国实现碳减排目标核能源安全的目标。

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