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助核工业萌生新气象 多国发力加速3D打印应用落地

    在核工业中引入3D打印是当下多个大国不约而同的行动方向。各国的努力为核工业带来一片新气象。尽管3D打印在核工业的前景十分明朗,但由于目前其生产、质检等环节尚缺乏统一标准,因此发展之路还存在不小的阻力,要实现大规模应用仍需假以时日。

    助核工业萌生新气象多国发力加速3D打印应用落地(图片来源创客贴,如有侵权请告知)

    近些年,渐趋成熟的3D打印技术向多个领域进军,频频与高科技产业融合,创造出诸多举世瞩目的成果。

    核能被人类和平利用以后,由此诞生的核工业延续了核相关研究技术含量高、成本投入大的特点。从核电站的零件制造到核反应器的模型设计,再到核燃料的生产,每个环节都在不断提出技术革新和节省成本的需求。这种情况自然而然适合3D打印入局来一展身手。事实上,在核工业中引入3D打印也正是当下多个大国不约而同的行动方向。各国的努力为核工业带来一片新气象。

    早在2014年,英国便把3D打印用在了核设施中。与该技术在其他机械制造和维修产业的传统用途相似,它首先被用于制造零部件,以替代出现故障的旧件。由于核设施的多数零部件都是一次性设计、生产的非标准件,因此用传统工艺制作一个替代品价格高、难度大。3D打印适于小批量个性化定制的特点恰好契合核设施维修工作的需求。

    美国核工业领域对3D打印的应用更为多样化。除了零部件制造,3D打印还被用于模型测试。其实这也是3D打印在其他工业生产环节经常扮演的角色。美国橡树岭国家实验室就用3D打印的核反应器塑料模型来为设计者的修改工作提供方便。较之于电脑中的虚拟模型,实体的3D打印模型更为具体直观,且能在真实情景中接受相关测试,可为核设施修建的前期准备工作提供有力支撑。

    至2016年10月,美国国家核安全局已经3D打印出2.5万个零部件,由此节省了四千五百万美元的成本,3D打印对美国核工业领域的巨大影响可见一斑。在此基础上,美国业界继续开拓:2017年6月,匹兹堡大学宣布将为核反应堆研发3D打印传感器;9月,爱达荷国家实验室宣布正在用混合3D打印技术生产更为安全高效的核燃料……美国业界的研究将3D打印注入了核工业的多个环节,收效显著。

    与美国一样,俄罗斯也在积极研发3D打印在核工业领域的相关应用。2016年,俄罗斯国家原子能公司Rosatom宣布计划将金属3D打印技术用于核能业务,生产用于反应堆的零部件。最早一批产品或于2018年投入使用。

    我国对用于核工业的3D打印技术同样高度重视。2016年1月,中国核工业集团成功造出3D打印CAP1400自主化燃料原型组件下管座,首次实现了我国3D打印在核燃料元件制作方面的应用。同年12月,中国核动力研究设计院与南方增材科技有限公司联合研制的3D打印反应堆压力容器试件顺利通过科研成果鉴定。业界取得的一系列成就有望加速核燃料元件的国产化进程,逐步摆脱对进口件的依赖。

    尽管3D打印在核工业的前景十分明朗,但由于目前其生产、质检等环节尚缺乏统一标准,因此发展之路还存在不小的阻力,要实现大规模应用仍需假以时日。此外,与3D打印枪支一样,核工业的3D打印技术也存在被不法分子用于制造核武器的风险,因此其不仅需要政策跟进以加快引导,还有待树立法规以加强管制。

责任编辑:王贺

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