Un milione di dollari per studiare la stampa 3D per componenti nucleari concessi all’Università di Pittsburgh

Università di Pittsburgh riceve una sovvenzione di $ 1 milione per studiare la stampa 3D per componenti nucleari

Dr. Albert To si trova accanto a EOS DMLS M290 nel laboratorio di ricerca additiva ANSYS della scuola di Swanson.
C’è una grande promessa per l’uso della stampa 3D nel settore dell’energia nucleare , ma ci sono anche una serie di sfide. Le parti necessarie per l’energia nucleare tendono ad essere estremamente complesse, il che rende i supporti difficili o addirittura impossibili, se si trovano all’interno del componente, da rimuovere. Sono necessarie ulteriori ricerche su come fabbricare e ottimizzare efficacemente questi componenti, perché il potenziale per la produzione additiva in questo settore è troppo promettente per essere abbandonato.

La Swanson School of Engineering dell’Università di Pittsburgh  ha ricevuto 1 milione di dollari per studiare e promuovere la progettazione e la fabbricazione di componenti nucleari utilizzando la stampa 3D. Il premio fa parte del programma del Dipartimento per l’energia degli  Stati Uniti (DOE)  dell’Ufficio Nuclear Energy Nuclear Energy Enabling Technologies ( NEET ).

La ricerca sarà diretta da Albert To, professore associato di ingegneria meccanica e scienze dei materiali (MEMS) presso la Swanson School. Co-investigatori includono Wei Xiong, Assistant Professor di MEMS a Pitt, e Owen Hildreth, Assistente di ingegneria meccanica presso la  Colorado School of Mines . Collaboratori aziendali a Pittsburgh includono  Curtiss-Wright Corporation  e Jason Goldsmith presso  Kennametal Inc.

Cracking nella struttura risultante da eccessive sollecitazioni residue nella struttura di supporto dal processo di produzione additivo del letto a polvere laser.
La ricerca riguarderà lo sviluppo di supporti solubili, nonché una maggiore ottimizzazione della topologia e una migliore progettazione della microstruttura per fabbricare componenti nucleari con una distorsione minima e una maggiore integrità strutturale a costi inferiori.

“Rimangono ancora molte lacune nella comprensione scientifica della produzione additiva, in particolare l’ottimizzazione del processo di assemblaggio, riducendo al contempo i guasti e i costi di costruzione”, ha affermato Drs. A e Xiong. “La rimozione di strutture interne di supporto in componenti di additivi complessi tramite post-lavorazione è costosa e talvolta impossibile. Integrando supporti dissolvibili, ottimizzazione della topologia, progettazione della microstruttura, abbiamo l’opportunità di ridurre drasticamente i costi di post-elaborazione per i componenti AM, garantendo al contempo la producibilità di progetti con caratteristiche interne complesse come quelle necessarie nell’industria nucleare “.
Un importante obiettivo sarà la rimozione del supporto. Secondo il dott. Hildreth, dal 30 al 70 percento del costo della produzione additiva si trova nella post-elaborazione, in particolare nella rimozione dei supporti.

“La nostra tecnologia di supporto dissolvibile consente il consolidamento delle numerose fasi di produzione attualmente necessarie per componenti nucleari complessi in un unico assemblaggio AM”, ha affermato. “Ciò ridurrà i costi di produzione del 20 percento e migliorerà i tempi di produzione di almeno sei mesi. Questo lavoro contribuirà a portare supporti dissolvibili non solo alle applicazioni nucleari, ma alla più ampia comunità di metallo AM in modo che i costi possano essere significativamente ridotti. Metal AM è prevista per un settore di 21,2 miliardi di dollari in cinque anni, e questi supporti dissolvibili processabili per lotti potrebbero risparmiare 10 miliardi di dollari, espandendo al tempo stesso la libertà di progettazione e riducendo la lavorazione post-elaborazione. ”
Costruzione non riuscita di una parte complessa a causa di eccessiva distorsione residua dal processo di produzione additivo del letto a polvere laser.
Il premio per l’Università di Pittsburgh è uno dei cinque progetti NEET Crosscutting Technologies guidati dai laboratori nazionali del Dipartimento dell’Energia, dall’industria e dalle università statunitensi per affrontare le sfide nel settore dell’energia nucleare. I progetti riguarderanno lo sviluppo di sensori e strumentazione avanzati, metodi di produzione avanzati e materiali per molteplici applicazioni di reattori e impianti nucleari.

“Poiché l’energia nucleare è una parte così vitale del portafoglio energetico della nostra nazione, questi investimenti sono necessari per garantire che le future generazioni di americani continueranno a trarre beneficio da energia nucleare sicura, pulita, affidabile e resiliente”, ha dichiarato Ed McGinnis, principale del DOE Vice Segretario aggiunto per l’energia nucleare. “Il nostro impegno a fornire ai ricercatori l’accesso all’infrastruttura fondamentale e le capacità necessarie per sviluppare tecnologie nucleari avanzate è fondamentale.”

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