Científicos estadounidenses han introducido un enfoque innovador para construir componentes de reactores nucleares más rápido que nunca, utilizando una de las impresoras 3D más grandes del mundo.
Investigadores del Centro de Estructuras y Compuestos Avanzados (ASCC) de la Universidad de Maine (UMaine) utilizaron la impresora 3D de polímero de gran tamaño para diseñar enormes revestimientos de encofrados de hormigón con formas de precisión.
Estas líneas personalizadas fueron construidas para Kairos Power, una empresa con sede en California que diseña el reactor nuclear Hermes de 35 megavatios (MW) de próxima generación. Este reactor de baja potencia se está construyendo en Oak Ridge, Tennessee.
Cada sección de pared Kairos Power requerida tiene tres pies de espesor, 27 pies de largo y tiene forma de una curva sinusoidal compleja.
Impresión de estructuras masivas.
Ante un plazo ajustado y un diseño de reactor que exige una precisión milimétrica, Kairos Power recurrió a la ASCC siguiendo una recomendación del Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) del Departamento de Energía (DOE).
La empresa pidió a los investigadores de la ASCC que imprimieran los moldes más largos jamás producidos en el centro para fundir la enorme pared de radiación de hormigón de los reactores. Luego, las formas se mecanizaron con precisión para cumplir con tolerancias estrictas.
La instalación alberga la impresora 3D de polímeros más grande del mundo, que es capaz de imprimir cientos de libras de material por hora. Luego, el equipo diseñó e imprimió en 3D revestimientos de encofrado de hormigón sinusoidales especializados que encajan en una estructura de acero.
Crédito: Universidad de Maine
Luego, el nuevo equipo de escaneo y metrología verificó cada curva y ángulo con el modelo digital para garantizar la precisión y la calidad. «No había margen de error», comentó Susan MacKay, directora de materiales sostenibles de ASCC.
El esfuerzo dio como resultado un sistema de fundición híbrido que redujo los costos, aceleró la producción y ayudó a Kairos Power a mantener en marcha su proyecto de alto riesgo.
«Cumplimos un plazo comercial con componentes masivos y de alta precisión, una hazaña que pareció asombrosa para un centro académico», continuó MacKay. «Esta asociación demuestra que la capacidad de UMaine realmente está funcionando al ritmo de la industria», continuó MacKay.
Tecnología de impresión avanzada
UMaine dijo que el trabajo es parte de la Alianza de Materiales y Fabricación Especializados para Tecnologías Resilientes, también conocida como SM²ART. La asociación aborda los desafíos de la industria y reduce los costos de fabricación mediante el uso de materiales locales y las capacidades de producción avanzadas de la universidad y ORNL.
Ryan Dehoff, director del Centro de Demostración de Manufactura del DOE, dijo que la UMaine muestra cómo las universidades y los laboratorios nacionales pueden unirse para fortalecer la manufactura estadounidense. «Asociaciones como SM²ART brindan a la industria un camino directo hacia las herramientas y el talento necesarios para construir la infraestructura energética y de defensa de próxima generación del país», afirmó.
Crédito: Universidad de Maine
Además de la impresión física, los investigadores de la UMaine están creando garantía digital a través del Material Process Property Warehouse (MPPW). El sistema utiliza inteligencia artificial y aprendizaje automático para registrar y rastrear cada paso de la fabricación convergente y aditiva a gran escala.
Al crear un muro digital, el MPPW permite que nazcan componentes certificados, un avance que reduce los costos, los retrasos regulatorios y el riesgo para industrias como la energía nuclear y la defensa.
Habib Dagher, director ejecutivo de la ASCC, señaló que el centro de 27 años de antigüedad, con sede en un laboratorio de 150.000 pies cuadrados con 400 empleados, tiene un largo historial de cumplimiento de los exigentes cronogramas de la industria privada.
«Es un nivel inusual de desempeño para una institución académica y un activo crítico mientras Estados Unidos busca modernizar su infraestructura energética», concluyó en un comunicado de prensa.
