這項(xiàng)研究隸屬于美國(guó)能源部先進(jìn)制造聯(lián)盟計(jì)劃。

美國(guó)科學(xué)家采用全球最大的3D打印機(jī)之一，開(kāi)創(chuàng)了史上最快的核反應(yīng)堆部件制造新方法。緬因大學(xué)先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料中心的研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用這臺(tái)巨型聚合物3D打印機(jī)，設(shè)計(jì)出精密成型的混凝土模板襯墊。

這些定制襯墊是為凱洛斯能源公司制造的，這家加州企業(yè)正在設(shè)計(jì)名為"赫爾墨斯"的新一代35兆瓦核反應(yīng)堆。這座低功率反應(yīng)堆目前正在田納西州橡樹嶺建設(shè)中。

凱洛斯能源公司所需墻體每塊厚度達(dá)0.9米，高度超8米，且需呈現(xiàn)復(fù)雜的正弦曲線造型。面對(duì)緊迫工期和毫米級(jí)精度的設(shè)計(jì)要求，在能源部橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室推薦下，凱洛斯能源公司聯(lián)系了先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料中心。企業(yè)要求該中心研究人員打印有史以來(lái)最長(zhǎng)的模板，用于澆筑反應(yīng)堆巨型混凝土輻射屏蔽墻。這些模板經(jīng)過(guò)精密機(jī)械加工，確保達(dá)到嚴(yán)格公差。

該中心擁有全球最大的聚合物3D打印機(jī)，每小時(shí)可打印數(shù)百磅材料。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并打印出與鋼架匹配的專用正弦曲線混凝土模板襯墊。新建的掃描與計(jì)量團(tuán)隊(duì)逐點(diǎn)核對(duì)數(shù)字模型的曲線角度，確保精確度與質(zhì)量。中心首席可持續(xù)材料官蘇珊·麥凱強(qiáng)調(diào)："這項(xiàng)工作不容任何誤差。"

最終形成的混合鑄造系統(tǒng)成功降低成本、加快生產(chǎn)，助力凱洛斯能源公司高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目按計(jì)劃推進(jìn)。"我們以學(xué)術(shù)中心身份，按時(shí)交付了巨型高精度組件，這令人驚嘆，"麥凱表示，"合作證明緬因大學(xué)完全能以工業(yè)級(jí)速度運(yùn)作。"

緬因大學(xué)稱此項(xiàng)工作隸屬于"彈性技術(shù)特種材料與制造聯(lián)盟"。該合作通過(guò)利用本地材料及大學(xué)與橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的先進(jìn)生產(chǎn)能力，應(yīng)對(duì)行業(yè)挑戰(zhàn)并降低制造成本。能源部制造示范設(shè)施主任瑞安·德霍夫認(rèn)為，緬因大學(xué)展示了高校與國(guó)家實(shí)驗(yàn)室如何協(xié)作強(qiáng)化美國(guó)制造業(yè)。

除實(shí)體打印外，緬因大學(xué)研究人員正通過(guò)"材料工藝特性倉(cāng)庫(kù)"建立數(shù)字保障體系。該系統(tǒng)運(yùn)用人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)，記錄追蹤大規(guī)模增材與收斂制造的每個(gè)環(huán)節(jié)。通過(guò)創(chuàng)建數(shù)字線程，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)部件"生而認(rèn)證"，這一突破性成果為核能與國(guó)防等領(lǐng)域降低成本和監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)。

執(zhí)行主任哈比卜·達(dá)格爾指出，這個(gè)擁有27年歷史的研究中心在15萬(wàn)平方英尺實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配備400名人員，長(zhǎng)期保持滿足私營(yíng)企業(yè)嚴(yán)苛工期要求的記錄。他在新聞稿中總結(jié)道："對(duì)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)而言這是非凡的成就水平，在美國(guó)尋求能源基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化進(jìn)程中，這將成為關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。"

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