W amerykańskich laboratoriach technologia druku 3D służy do tworzenia komponentów, od których może zależeć bezpieczeństwo energetyczne kraju. Oak Ridge National Laboratory (ORNL) i Idaho National Laboratory (INL) poinformowały o współpracy, która ma na celu produkcję wielkogabarytowych, stalowych zbiorników ciśnieniowych przy użyciu druku 3D z metalu. Takie elementy muszą wytrzymywać skrajnie trudne warunki pracy, więc to prawdziwy sprawdzian dla technologii druku 3D w ciężkim przemyśle.
Sercem projektu jest technologia znana jako Wire Arc Additive Manufacturing. W dużym uproszczeniu, jest to proces, w którym robotyczne ramię, podobne do zaawansowanej spawarki, buduje obiekt warstwa po warstwie, topiąc metalowy drut. W tym konkretnym przypadku wykorzystano platformę MedUSA należącą do ORNL, wyposażoną w aż trzy takie ramiona, które mogą pracować jednocześnie. Laboratoria zaprezentowały już demonstracyjny zbiornik ciśnieniowy, wydrukowany ze stopu stali klasy jądrowej. Tego rodzaju komponenty są kluczowe nie tylko w energetyce jądrowej, ale także w przemyśle chemicznym czy rafineryjnym.
Wieloramienna drukarka łukowa MedUSA w ORNL wykorzystała trzy skoordynowane ramiona robotyczne do budowy demonstracyjnego zbiornika ciśnieniowego. Źródło: INL
Jednak prawdziwa innowacja nie leży w samym drukowaniu metalu, ale w koncepcji, którą naukowcy nazywają „born-qualified”. Chodzi o to, by komponent uzyskiwał certyfikat jakości już w momencie jego tworzenia, a nie w wyniku późniejszych, często niszczących testów. „Chcielibyśmy osiągnąć komponenty zbiorników ciśnieniowych kwalifikowane na etapie produkcji, wykorzystując dane zebrane podczas drukowania, aby z pełnym zaufaniem ocenić ich przydatność w ekstremalnych warunkach” powiedział Patxi Fernandez-Zelaia, główny badacz w ORNL. W praktyce oznacza to, że cały proces jest monitorowany przez szereg czujników, a sztuczna inteligencja analizuje dane w czasie rzeczywistym. System jest w stanie ocenić jakość każdej naniesionej warstwy metalu, co eliminuje potrzebę późniejszej, kosztownej kontroli.
We współpracy tej INL wnosi swoją ogromną wiedzę z zakresu reaktorów jądrowych i sztucznej inteligencji, podczas gdy ORNL dostarcza zaplecze badawcze w dziedzinie produkcji addytywnej. „Dzięki temu projektowi łączymy wiedzę obu laboratoriów, aby zintegrować sztuczną inteligencję i analizę danych z drukiem 3D, dzięki czemu możemy ocenić wydajność części w czasie rzeczywistym, a nie po zakończeniu produkcji” dodał Jorgen Rufner z INL. To nie tylko teoria, ponieważ w lipcu platforma MedUSA wydrukowała już mały jądrowy zbiornik ciśnieniowy. Obecnie laboratoria stosują to samo podejście do produkcji wsporników czujników neutronów dla firmy Antares Nuclear. Wygląda na to, że podczas gdy jedni walczą z kalibracją stołu w swoich drukarkach, inni po cichu drukują przyszłość energetyki i przemysłu ciężkiego.
Źródło: Oak Ridge National Laboratory, Idaho National Laboratory
