A medida que las tecnologías, los procesos y los estándares de impresión 3D han madurado, hemos visto cómo la fabricación aditiva asciende en los rangos de los campos de fabricación técnicamente complejos.
Hemos visto la fabricación aditiva aplicada a los deportes de motor, la ingeniería de naves espaciales, la aviación … y ahora, finalmente, ha hecho incursiones en lo que podría considerarse el pináculo de los sectores críticos para la seguridad: la industria nuclear.
Y como una parada de autobús, donde uno puede estar esperando durante horas antes de que lleguen dos a la vez, esta semana no tenemos una, sino DOS historias de impresión nuclear en 3D. Sigue leyendo.
Dedal nuclear
Por primera vez, se ha utilizado un componente impreso en 3D en una central nuclear.
Westinghouse Electric Company, con sede en EE. UU., Anunció el 4 de mayo que el dispositivo de conexión de dedal impreso en 3D se instaló en su estación generadora Byron 1, en Byron, Illinois.
Byron 1 inició operaciones comerciales en 1985 y es operado por Excelon Generation Company. La planta debe someterse a un reabastecimiento de combustible regular, y fue durante la reciente interrupción programada de reabastecimiento de combustible de primavera cuando se instaló el dispositivo de taponamiento de dedal.
El dispositivo en sí se utiliza para hacer descender conjuntos combustibles a los núcleos de los reactores.
La versión impresa en 3D es el resultado de 3 años de investigación, se construyó mediante fusión en lecho de polvo y está hecha de acero inoxidable de grado 316L.
“Nuestro programa de fabricación aditiva ofrece a los clientes diseños de componentes mejorados que ayudan a aumentar el rendimiento y reducir los costos, además de proporcionar acceso a componentes que pueden no estar disponibles mediante los métodos de fabricación tradicionales”, dijo Ken Canavan, director de tecnología de Westinghouse.
Como puede ver en la imagen a continuación, el dispositivo normalmente requeriría muchos pasos de proceso diferentes para su fabricación. Al utilizar la impresión 3D, Westinghouse ha logrado reducir el número de pasos del proceso de fabricación.
Figura 1) Dispositivo de taponamiento de dedal nuclear (Crédito de la imagen: Westinghouse Electric Company)
Por supuesto, la impresión 3D no solo es útil para los componentes de la próxima generación, sino que puede ser muy útil cuando se trata de fabricar piezas heredadas y obsoletas, lo que definitivamente es una bendición para industrias como la nuclear y la aeroespacial, donde el desarrollo avanza tan lentamente que OEM enteros. puede desaparecer de la existencia antes de que se realice un proyecto.
Núcleo del reactor nuclear
No somos ingenieros nucleares por aquí, pero probablemente sea seguro decir que el núcleo de un reactor nuclear es un componente muy crítico que requiere una confiabilidad increíblemente alta combinada con métodos de control de calidad incomparables (si conoce algún otro sistema de ingeniería en el planeta más exigente de confiabilidad, ¡háganoslo saber en los comentarios!).
Por lo tanto, es quizás una buena indicación de que AM ha alcanzado la mayoría de edad cuando el Laboratorio Nacional Oak Ridge ( ORNL ) declara que han impreso en 3D un núcleo completo de un reactor nuclear. Y eso es exactamente lo que anunciaron ayer (11 de mayo).
ORNL en Tennessee ha estado trabajando en el desarrollo de nuevos métodos para la fabricación de componentes nucleares como parte del programa Transformational Challenge Reactor ( TCR ), que tiene como objetivo desarrollar métodos que permitan enfoques más rápidos y asequibles de la energía nuclear.
El equipo de investigación se ha centrado en ampliar gradualmente el núcleo de su reactor nuclear impreso en 3D y planea tener un núcleo en pleno funcionamiento para 2023.
Como parte de su cronograma agresivo, el equipo incluso ha continuado con el diseño y la simulación de forma remota durante la pandemia del coronavirus (lo que sin duda es una buena noticia para las empresas de simulación y CAD basadas en la nube que han luchado por incursionar en los sectores de fabricación de alta seguridad).
Figura 2) Núcleo del reactor, impreso en 3D en acero (Crédito de la imagen: ORNL)
“La industria nuclear todavía tiene limitaciones para pensar en la forma en que diseñamos, construimos y desplegamos la tecnología de energía nuclear”, dijo Thomas Zacharia, director de ORNL.
La ingeniería nuclear tradicional es un proceso costoso y que requiere mucho tiempo, debido a la disponibilidad de materiales y la velocidad de construcción de las plantas glaciares. Como consecuencia, Estados Unidos se ha visto reducido a construir un reactor cada 20 años. Esto ha puesto al país a la defensiva en términos de nuevos desarrollos, y esto ha preocupado a los conocedores de la industria. El programa TCR puede ofrecer una solución a estas preocupaciones.
“El programa TCR proporcionará un nuevo modelo para el despliegue acelerado de sistemas avanzados de energía nuclear”, dijo Zacharia.
Puede ver la demostración de fabricación del núcleo del reactor en cuestión en el video a continuación.
El núcleo tardó apenas 40 horas en imprimirse utilizando materia prima de acero inoxidable. El video de imágenes térmicas muestra charcos de derretimiento que alcanzan temperaturas de hasta 1400 grados Celsius.
Así que ahí está. La industria nuclear tiene un futuro brillante (resplandeciente) gracias a la fabricación aditiva, y la impresión 3D se valida aún más en aplicaciones de sistemas críticos. Y con eso, parece que AM finalmente ha alcanzado la meseta de productividad para sistemas altamente dependientes de la seguridad.
