全球最大聚合物3D打印机助力核反应堆部件加速建造

这项研究隶属于美国能源部先进制造联盟计划。

美国科学家采用全球最大的3D打印机之一，开创了史上最快的核反应堆部件制造新方法。缅因大学先进结构与复合材料中心的研究团队运用这台巨型聚合物3D打印机，设计出精密成型的混凝土模板衬垫。

这些定制衬垫是为凯洛斯能源公司制造的，这家加州企业正在设计名为"赫尔墨斯"的新一代35兆瓦核反应堆。这座低功率反应堆目前正在田纳西州橡树岭建设中。

凯洛斯能源公司所需墙体每块厚度达0.9米，高度超8米，且需呈现复杂的正弦曲线造型。面对紧迫工期和毫米级精度的设计要求，在能源部橡树岭国家实验室推荐下，凯洛斯能源公司联系了先进结构与复合材料中心。企业要求该中心研究人员打印有史以来最长的模板，用于浇筑反应堆巨型混凝土辐射屏蔽墙。这些模板经过精密机械加工，确保达到严格公差。

该中心拥有全球最大的聚合物3D打印机，每小时可打印数百磅材料。团队设计并打印出与钢架匹配的专用正弦曲线混凝土模板衬垫。新建的扫描与计量团队逐点核对数字模型的曲线角度，确保精确度与质量。中心首席可持续材料官苏珊·麦凯强调："这项工作不容任何误差。"

最终形成的混合铸造系统成功降低成本、加快生产，助力凯洛斯能源公司高风险项目按计划推进。"我们以学术中心身份，按时交付了巨型高精度组件，这令人惊叹，"麦凯表示，"合作证明缅因大学完全能以工业级速度运作。"

缅因大学称此项工作隶属于"弹性技术特种材料与制造联盟"。该合作通过利用本地材料及大学与橡树岭国家实验室的先进生产能力，应对行业挑战并降低制造成本。能源部制造示范设施主任瑞安·德霍夫认为，缅因大学展示了高校与国家实验室如何协作强化美国制造业。

除实体打印外，缅因大学研究人员正通过"材料工艺特性仓库"建立数字保障体系。该系统运用人工智能与机器学习，记录追踪大规模增材与收敛制造的每个环节。通过创建数字线程，该系统实现部件"生而认证"，这一突破性成果为核能与国防等领域降低成本和监管风险。

执行主任哈比卜·达格尔指出，这个拥有27年历史的研究中心在15万平方英尺实验室内配备400名人员，长期保持满足私营企业严苛工期要求的记录。他在新闻稿中总结道："对学术机构而言这是非凡的成就水平，在美国寻求能源基础设施现代化进程中，这将成为关键优势。"

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