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3D打印将在核电航空领域开展示范应用

http://www.b2b.hc360.com 中国金属加工网 信息来源:Author发布时间:2019年02月14日浏览:1287

3D打印的航空发动机组件

3D打印在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和汽车领域已不是什么新鲜事了,但在核电、航空、航天等重大领域并不多见。随着技术的不断突破,3D打印未来将在这些行业得到更广泛的使用。

1月14日,中国广核集团(下称“中广核”)在深圳召开2019年度新闻发布会,并透露该公司旗下核电运营技术平台——苏州热工研究院提出的3D打印新思路。苏州热工研究院新闻发言人朱成虎向第一财经等媒体记者表示,3D打印高频超声检测技术及装备,将在航空、航天、核电等领域40余个典型部件开展示范应用,项目的完成将形成3D打印超声检测系列关键核心技术,为推动中国3D打印的自主、快速发展提供重要的支撑。

3D打印,也就是金属增材制造,它其实是快速成型技术的一种,以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。目前,中国已将3D打印列为战略性新兴产业技术,而美国《时代》周刊将之列为“美国十大增长最快的工业”之一。

3D打印一般是采用数字技术材料打印机来实现的,在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后来也逐渐用于一些行业产品的直接制造,目前已经有使用3D技术打印而成的零部件。

核电行业的一些专业设备结构比较复杂、使用环境相对苛刻,同时对零部件的机械性能要求很高。一些进口设备,备件采购时间很长、采购花费的成本很高。如今3D打印技术具备可实现复杂结构一体化净成形、制造时间短、原材料利用率高、产品性能优良等优势。

苏州热工研究院提出的3D打印新思路,可实现将部件整体无法检测转化成了3D打印中的每层或者多层的有效检测,从不好检或者不能检转化成了易于检和有效检,实现了“打印-检测”一体化,可极大提升3D打印产品的质量。

关于“每层或者多层的有效检测”,苏州热工研究院相关负责专家向第一财经记者解释:“如果3D打印可以类比用砖砌墙,当我每砌一层或者每砌两层或者三层时,就检查一下砌的质量,从而可以及时发地砌得好不好。如果砌得不好,我就能即刻纠正。需要3D打印的都是一些复杂结构,如网状或者拓扑结构,这比砌墙更复杂,更需要分层检测。”

第一财经记者从中广核获悉,2016年,该公司“金属3D打印应用于核电领域的关键技术研究”取得阶段性成果,课题组利用选区激光熔化3D打印技术成功制造出核电站复杂流道仪表阀阀体,该部件的工程应用将实现金属3D打印制造部件在核电领域应用“零”的突破。

本次试制的阀体长140毫米,宽76毫米,高56毫米。该项目采用SLM技术,利用激光逐层扫描固化金属粉末,逐步堆栈出阀体外形及复杂的内部流道,一次成型,节省了材料并提高了部件稳定性,相比传统工艺可缩短制造周期,并可满足小批量快速生产,降低成本等的要求。

“相比于传统设计制造技术对核电装备由大到小的加工,3D打印技术则是反过来,从粉末开始加工。”一位核电工程师向第一财经记者分析说,这使得核电装备质量变得更加可靠。

第一财经记者从中广核获悉,上述阀体的成功试制,将为中广核后续建立核电金属3D打印联合研发中心奠定基础。后续中广核将继续开展3D打印设计优化、零件修复、材料与工艺研制、标准体系建立等相关的研究。

值得关注的是,中广核此前对外发布,采用金属3D打印技术研发制造出的压缩空气生产系统制冷机端盖,已经在大亚湾核电站实现工程示范应用。

除了中广核之外,同为核电三大巨头的中核集团,其自主研发的第三代核电技术的小型核反应堆压力容器3D打印试件,也已经通过了包括国家能源局中国核电发展中心、国核工程有限公司、哈尔滨工业大学、北京钢铁研究总院等单位13位专家的科研成果鉴定。

“但有一点必须要清醒认识到,3D打印是一剂良药,但它不能包治百病。”原中国核建中核燃料元件有限公司科技部主任工程师廖琪在去年早些时候撰文表示,“它只有跟传统制造业改造与提升相结合, 才有更大生存空间。”

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