輻射防護(hù)的3D打印革新，Raise3D助力加拿大Bruce Power斬獲核能領(lǐng)域TIP大獎

在2024年美國核能研究所（NEI）大會上，加拿大知名核電企業(yè) Bruce Power 憑借在輻射防護(hù)創(chuàng)新項(xiàng)目中的突出表現(xiàn)，榮獲“最佳創(chuàng)新實(shí)踐獎”（Top Innovative Practice Award）。

該項(xiàng)目基于 Raise3D Pro3 系列工業(yè)級3D打印機(jī)以及金屬粉末（如鎢）與高分子復(fù)合材料的擠出成型，成功構(gòu)建了兼具中子與γ射線屏蔽能力和耐輻射老化特性的多級防護(hù)結(jié)構(gòu)，標(biāo)志著增材制造在核能安全防護(hù)領(lǐng)域邁出了關(guān)鍵性一步。

Bruce Power 是全球領(lǐng)先的電力公司，位于加拿大安大略省布魯斯縣。自2001年成立以來，Bruce Power 不僅為安大略省提供了30%以上的清潔電力，還在全球范圍內(nèi)擔(dān)任重要的抗癌同位素生產(chǎn)供應(yīng)商。公司始終致力于提升輻射安全性和生產(chǎn)效率，持續(xù)探索通過創(chuàng)新技術(shù)優(yōu)化核電站的運(yùn)行質(zhì)量，并提升員工的安全防護(hù)。

項(xiàng)目挑戰(zhàn)：輻射屏蔽定制化難題
在核電站運(yùn)行環(huán)境中，部分設(shè)備如閥門、控制單元和監(jiān)控裝置所處區(qū)域存在復(fù)雜且高強(qiáng)度的輻射環(huán)境。為此，Bruce Power 工程團(tuán)隊(duì)計(jì)劃加速定制輻射防護(hù)部件，啟動了基于3D打印的輻射防護(hù)部件創(chuàng)新項(xiàng)目。為此，他們對 3D打印設(shè)備提出了多項(xiàng)苛刻選型標(biāo)準(zhǔn)：

• 復(fù)雜結(jié)構(gòu)高效成型：能精確打印閥門體、攝像支架、彎管等多級流道與復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)件，確保部件與設(shè)備“零縫隙”貼合。
• 交付周期緊迫：需在極短時(shí)間內(nèi)完成從設(shè)計(jì)、打印到現(xiàn)場安裝的全流程，確保防護(hù)部件可迅速部署至輻射熱點(diǎn)區(qū)域，保障關(guān)鍵設(shè)備安全運(yùn)行；
• 鎢基復(fù)合材料兼容：穩(wěn)定支持鎢粉–高分子復(fù)合線材的擠出成型，在高負(fù)荷打印條件下仍保持出色的尺寸精度與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，確保屏蔽件的耐輻照老化特性。
• 辦公級部署：設(shè)備占地不大于普通復(fù)印機(jī)，無需專用通風(fēng)/排氣，可安置于實(shí)驗(yàn)室、控制中心等室內(nèi)環(huán)境。

從難題到突破：Raise3D 全流程數(shù)字化解決方案
Bruce Power 來到 Raise3D 加拿大授權(quán)代理商 Shop3D.ca 進(jìn)行實(shí)地考察，憑借 Shop3D.ca 在316L不銹鋼–粘結(jié)劑復(fù)合材料打印領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)，他們最終選定 Raise3D Pro3 系列3D打印機(jī)作為核心生產(chǎn)設(shè)備，并構(gòu)建了一套涵蓋設(shè)計(jì)、打印、裝配與質(zhì)量追蹤的全流程數(shù)字化制造體系。

• 48小時(shí)內(nèi)交付定制部件：通過 Raise3D Pro3 系列打印機(jī)，Bruce Power 能夠在收到3D模型文件后，立即啟動打印任務(wù)，并在48小時(shí)內(nèi)完成定制部件的現(xiàn)場交付與安裝。相比傳統(tǒng)金屬加工方式，大幅提升了工作效率，同時(shí)節(jié)省了模具和人工成本。

• 兼具高效防護(hù)與材料穩(wěn)定性：采用鎢粉-高分子復(fù)合絲材的擠出成型，結(jié)合 Raise3D Pro3 設(shè)備的高精度擠出系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)中子與γ射線的高效屏蔽，并具備良好的耐輻射老化性能。利用 Pro3 打印系統(tǒng)構(gòu)建出的多級結(jié)構(gòu)屏蔽層，能精準(zhǔn)適配設(shè)備內(nèi)部復(fù)雜流道，增強(qiáng)整體防護(hù)效果與系統(tǒng)集成度。

△圖：Bruce Power 打印完成的部件現(xiàn)場實(shí)拍

• 工業(yè)級可靠性驗(yàn)證：針對嚴(yán)苛的工業(yè)化生產(chǎn)要求，Raise3D Pro3 系列具備出色的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與打印精度，搭配增強(qiáng)型Z軸、全金屬框架與高耐磨噴嘴，能精確構(gòu)建如閥門支架、彎管組件、攝像裝置等復(fù)雜部件，保證成品的一致性與長期耐用性。

• 支持大尺寸構(gòu)建和批量化生產(chǎn)：Bruce Power 所需定制部件多數(shù)重量高達(dá) 13.6 kg，對打印空間和熱穩(wěn)定性提出更高要求。Pro3 系列憑借高達(dá) 300 × 300 × 605 mm 的構(gòu)建體積，有效支持大型部件一體成型與多批次復(fù)制，確保多機(jī)部署、一致交付。

• 綠色環(huán)保，辦公環(huán)境友好：Pro3 系列運(yùn)行安靜、無須特殊安裝條件，可直接部署于實(shí)驗(yàn)室或辦公室等場所。其打印過程無有害排放、無耗材浪費(fèi)，全面契合 Bruce Power 對綠色低碳與可持續(xù)運(yùn)營的要求。

• 遠(yuǎn)程管理與數(shù)字協(xié)同：利用 Raise3D 切片軟件 ideaMaker® 和云平臺RaiseCloud，Bruce Power 實(shí)現(xiàn)了多臺設(shè)備的遠(yuǎn)程管理、24小時(shí)不間斷生產(chǎn)、系統(tǒng)支持任務(wù)排程、進(jìn)度監(jiān)控與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步，為大規(guī)模項(xiàng)目提供數(shù)字化管理保障。

技術(shù)落地成果：從概念驗(yàn)證到全面部署
據(jù) Bruce Power 核能首席官兼執(zhí)行副總裁Chris Mudrick表示：“從概念到原型開發(fā)，我們僅用了30天；而到全面部署，僅花了90天時(shí)間。這一項(xiàng)目不僅顯著提升了防護(hù)部件的響應(yīng)速度與適配性，更為核能行業(yè)樹立了數(shù)字制造在輻射防護(hù)領(lǐng)域的全新標(biāo)桿。”

通過 Raise3D 技術(shù)平臺，Bruce Power 成功建立了可復(fù)制、可擴(kuò)展、可標(biāo)準(zhǔn)化的輻射防護(hù)件生產(chǎn)機(jī)制，滿足了高安全、高強(qiáng)度、快交付的核設(shè)施應(yīng)用場景，并獲得TIP大獎的高度認(rèn)可。

Raise3D 將繼續(xù)為電力、醫(yī)療等高端制造領(lǐng)域，提供更具可靠性與靈活性的3D打印解決方案，助力企業(yè)突破技術(shù)瓶頸，推動行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

*該案例由 Raise3D 在加拿大的經(jīng)銷商  Shop3D.ca 分享。