美国橡树岭国家实验室推进3D打印核能部件制造与认证

美国橡树岭国家实验室（ORNL）正与行业合作伙伴推进先进制造技术应用，重点包括重型3D打印、人工智能驱动的自动化制造和数字化鉴定方法，以应对美国工业供应链不稳定、熟练工人短缺以及大型定制部件交付周期过长等问题。

在田纳西州的一处先进制造设施中，ORNL展示了两项面向核能领域的大型3D打印制造案例。其中，一套名为MedUSA的三臂机器人系统通过引导熔融钢材，打印出一个约3英尺乘5英尺、带有复杂穹顶几何结构的钢制核压力容器。研究人员表示，该项目用于验证增材制造生产大型金属核能部件的可行性。传统反应堆压力容器通常依赖大型锻造和焊接工艺，但相关本土产能有限，生产周期较长。

另一项展示成果是ORNL与缅因大学合作打印的冲击限制器模型。该模型高约12英尺，采用玻璃纤维聚合物等高强度塑料材料制造，用于在运输过程中保护乏核燃料运输容器。与传统木质结构相比，该项目主要用于探索替代材料在核燃料运输防护部件中的应用潜力。

在ORNL举办的材料与制造创新日活动上，超过350名行业代表参加讨论，议题集中在如何加快先进制造技术从实验室走向工厂。与会者认为，更具韧性的供应链、替代材料应用、更快的零部件认证流程，以及人工智能、机器人和数字工程与制造业的结合，将直接影响能源和基础设施领域的部件供应能力。

ORNL制造示范设施（MDF）主任Ryan Dehoff表示，实验室希望充分听取行业意见，以指导研究方向，并确保相关工作对美国制造商具有实际价值，同时考虑新技术商业化所需的供应链条件。

不过，与会者也指出，制造出部件只是第一步，如何获得实际应用所需的认证仍是关键瓶颈。为缩短这一过程，ORNL宣布将与爱达荷国家实验室开展联合研究，推动不同设施之间数字鉴定方法的统一。研究人员计划利用制造过程中的实时传感器、机器学习和缺陷跟踪算法，向监管机构提供认证3D打印核能和能源部件所需的数据，目标是将相关认证数据准备周期由数年缩短至数月。

据介绍，ORNL还与SLB、Kairos Power等能源领域企业签署了新的合作协议，推动实验室研究成果转化为制造商可用的工程工具。相关工作显示，美国正试图通过先进制造技术提升国内大型能源和核能部件的制造能力。