核研究人員使用Freemelt EBM金屬3D打印機開發(fā)新材料

2023年9月6日，南極熊獲悉，電子束3D打印制造商Freemelt最近從匈牙利核研究所(ATOMKI)獲得了Freemelt ONE系統(tǒng)的訂單。這一合作被認為是3D打印技術在核材料科學高風險領域的一個重要里程碑。

△匈牙利核研究所

電子束粉末床熔融(E-PBF)系統(tǒng)的市場規(guī)模雖然相對較小，但正在不斷增長。在過去，GE的Arcam系列主導了E-PBF領域，但現(xiàn)在已經(jīng)涌現(xiàn)出一些由成熟公司支持的參與者，包括JEOL、Wayland Additive和Probeam。然而，F(xiàn)reemelt的獨特之處不僅在于，該公司在這一領域的運營時間比這些新進入者更長，還在于它采用的開放式架構方法。

Freemelt系統(tǒng)具備6 Kw的電子束槍和高達1200°C的床溫等先進功能，使其成為研究新材料和先進3D打印方法的研究機構的理想選擇。這一合作將進一步推動電子束3D打印技術在核材料科學領域的應用。ATOMKI作為匈牙利核研究所，對于核能研究和應用有著豐富的經(jīng)驗和專業(yè)知識。通過與Freemelt的合作，ATOMKI將能夠利用電子束3D打印技術來制造核材料相關的組件和部件，為核能領域的研究和應用提供更加先進和高效的解決方案。

Atomki教授、Kalman Vad博士說道：“開放式架構和光束特性的自由參數(shù)化使Freemelt ONE成為研究目的的理想工具�！�

△Freemelt ONE開源E-PBF 3D打印機

在能源應用方面，F(xiàn)reemelt ONE針對能夠承受核反應堆極端條件的材料進行了專門優(yōu)化。例如，F(xiàn)reemelt重點關注的核心材料之一是鎢，該材料以其出色的耐熱性和適用于輻射屏蔽而聞名。這使得Freemelt ONE成為聚變和裂變反應堆應用的理想選擇。此外，該打印機還具備獨特的實時監(jiān)控功能，可以在組件創(chuàng)建過程中進行監(jiān)測。這一功能為開發(fā)過程提供了寶貴的實時信息，幫助研究人員更好地了解和優(yōu)化打印過程作為匈牙利原子和核物理領域的領先設施之一，ATOMKI計劃將Freemelt ONE用于包括表面科學和表面拓撲在內(nèi)的一系列應用。這涉及通過一種稱為非絕熱合金化的方法，創(chuàng)建新的表面結構和復合材料。

△電子束3D打印部件

3D打印在核電領域的興起

隨著全球對減少碳排放和應對不斷上漲的化石燃料價格的需求增加，核能成為備受關注的話題。人們開始關注核能在能源系統(tǒng)中提供穩(wěn)定性的能力，尤其是考慮到可再生能源如風能和太陽能的局限性時。

然而，核能行業(yè)一直被視為風險高、成本高的行業(yè)，但隨著3D打印技術的進步，它正逐漸受益于這一技術。從大學到私營公司，各種組織都在利用3D打印來提高核能的效率和成本效益。

例如，匹茲堡大學以及通用電氣和日立等公司，正在開展旨在降低核能增材制造成本的項目。西門子已成功在運行的核電站中安裝了3D打印部件，展示了該技術在維護和更換方面的實用性。愛達荷國家實驗室和阿貢國家實驗室，正在分別探索用于安全測試和燃料回收的3D打印技術。在中國，研究人員也在使用3D打印來開發(fā)聚變反應堆組件。

這些努力表明，3D打印可以優(yōu)化供應鏈傳輸、減少質量，甚至減少裝配過程中的人為錯誤。因此，3D打印有望對技術復雜且對全球能源基礎設施至關重要的行業(yè)產(chǎn)生變革性影響。Freemelt的技術正在邁向這一重大轉變，為重塑行業(yè)提供了關鍵的解決方案。