La nueva imprenta 3D desarrollada por Ukaea ofrece nuevas oportunidades para producir ingredientes de fusión altamente especializados.
La Agencia de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA) ha comenzado a usar dos máquinas aditivas (impresión 3D) que utilizarán métodos complementarios para fabricar componentes para futuras máquinas de fusión.
En la instalación de soporte central recientemente inaugurada (CSF), Ukaea encargó una máquina de impresión 3D de haz de electrones, que se utiliza principalmente para incorporar tungsteno en componentes, junto con máquinas de fabricación láser selectivas.
Superar los desafíos de las máquinas de fusión con impresión 3D
Fusion Energy desempeña un papel importante en el futuro global de energía baja en carbono. Sin embargo, los componentes dentro de las futuras centrales de energía de fusión deben funcionar en condiciones complejas y difíciles, como temperaturas extremas, flujos de neutrones altos y campos magnéticos fuertes.
Como resultado, hay una combinación compleja de materiales e ingeniería de precisión.
La fabricación de aditivos es adecuada para la producción de materiales con diseños complejos, y a volúmenes bajos, cada máquina de fusión es muy individual y es ideal para sectores como fusiones donde se requieren componentes hechos a medida.
Como resultado, Ukaea cree que la impresión 3D puede desempeñar un papel importante en el futuro de la fusión, reduciendo los costos asociados con la fabricación de precisión. La organización comisiona la maquinaria para demostrar dos métodos de fabricación aditivos complementarios para producir ingredientes de fusión.
«Estamos buscando una manera de ayudarlo a comenzar», dijo Roy Marshall, jefe de operaciones de la fabricación, instalación y mantenimiento de Ukaea.
«Ukaea cree que la fabricación aditiva es esencial para desarrollar estos componentes en una escala que hace que la fusión sea comercialmente viable».
Componentes para la fabricación de plasma
La primera máquina, la máquina de fabricación aditiva del lecho de polvo EMELT E-Beam (E-PBF), utiliza la tecnología de haz de electrones para unir el polvo de tungsteno a componentes sólidos que son casi 100% de densidad.
Las máquinas EMERT se utilizan para organizar el tungsteno en otros materiales como cobre, circonio de cromo, acero inoxidable y Eurofer 97.
Mientras tanto, SLM280, la fabricación selectiva de láser, se usa para experimentar en la producción de componentes con geometrías complejas y combinaciones de materiales esenciales para plantas de fusión exitosas.
El SLM280 es fabricado por Nikon SLM, proporcionado por Kingsbury Maching Tools, y admitido por Additure.
Ambas tecnologías de impresión 3D respaldan la producción de componentes orientados al plasma expuestos a temperaturas extremas durante su ciclo de vida operativo. Las máquinas también reducen su dependencia de las tecnologías tradicionales, como la soldadura, reduciendo así el número de operaciones de fabricación y participando en el proceso.
Apoyo a la investigación y el desarrollo integrados en las instalaciones de apoyo central
CSF combina esta tecnología con talleres dedicados ubicados en un solo edificio junto con el equipo de soporte de fabricación de Ukaea y grupos de técnicas especiales para promover la colaboración y la investigación y el desarrollo de la fusión entre los equipos de fabricación.
Actualmente, Ukaea está trabajando para preparar a sus socios comerciales para la producción a gran escala esencial para futuras plantas de energía de fusión.
Ambas máquinas comienzan la producción de experimentos desafiantes de geometría y conducta para explorar las propiedades del material en los que se produce el aditivo.
Este trabajo es seguido por una etapa temprana de producción, que incluye una capa de circonio de cromo de tungsteno y cobre.
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