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分析3D打印技术在国内核工业中的应用

2016-12-13 02:38
seele_jin
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  在核工业中,核电站反应堆压力容器、蒸发反应器、锻造主管道等设备以及一些零部件的技术要求高、生产难度大,传统制造工艺存在生产周期长、投入大、产品一次合格率较低等问题。

  3D打印技术在小批量产品快速制造、复杂零部件制造领域颇具优势,将3D打印技术应用在核工业中是否有助于解决这些问题?小编此次为您整理了中国核工业企业在核电厂阀门或管道中的辐射屏蔽材料、核反应堆压力容器以及核燃料元件这三个领域的3D打印应用,通过这些应用我们共同来了解一下3D打印技术在核工业零部件制造中有哪些值得探索的领域。

  将复杂的任务交给3D打印

  核辐射屏蔽材料的设计与3D打印

  在核能源系统中会产生各种辐射射线,该辐射射线不仅会污染环境,还会对人体造成伤害。因此,在核电厂的部分阀门处或管道处需要通过屏蔽材料对辐射射线进行屏蔽,以减少环境污染和人体伤害。

  屏蔽材料的制造主要采用模压-挤出工艺或直接挤出工艺。但是存在屏蔽材料均匀性、成材性和密实度较差,易产生气孔等问题。在屏蔽材料的设计方面,由于没能结合需屏蔽的物体的形状进行定制化设计,存在屏蔽材料不能贴合需屏蔽的物体,屏蔽效果差的问题。在进行制造之前的屏蔽设计中,需要现场考察,而核电厂分布范围广、每一核电厂内所需屏蔽的地方多,给屏蔽设计带来了极大的困难。中广核研究院通过三维扫描、3D打印技术以及云服务器在此类屏蔽材料的设计与制造中寻求突破的解决方案。

  首先通过三维扫描装置对需屏蔽的位置进行三维扫描,以获取扫描数据,随后将扫描数据发送至云平台服务器。云平台服务器通过GeomagicStudio、CopyCAD、Imageware等逆向软件对扫描数据进行预处理,以生成CAD模型文件。核电用户通过具有权限的用户终端访问云平台服务器并下载CAD模型文件,根据尺寸精度、粗糙度、打印材料及切片方式将CAD模型文件与设计图纸进行校核、改进。接下来将3D图纸发送至与云平台相连接的3D打印机进行打印。

  使用三维扫描及云平台进行设计,并通过3D打印机进行屏蔽材料小批量定制化生产,提高了核电屏蔽设计的可靠性、灵活性、安全性和经济性,大大缩短了研发进程,降低成本。由于是根据需要屏蔽材料的位置定制化设计的,设计出的屏蔽材料可与需求部位实现更好的贴合,使屏蔽材料发挥出良好的核辐射屏蔽功能。

  这种核辐射屏蔽材料的设计与制造模式可应用于所有已投入运行的核电站和在建的核电站中,满足不同地域核电站的需求。

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