匹兹堡大学获拨款100万美元用于推进核应用AM去支撑技术



 

匹兹堡斯旺森大学工程学院已获得100万美元的资金,用于推进核电站组件生产的增材制造工艺。这笔资金由美国能源部(DOE)核能办公室核能技术计划(NEET)拨发。

到目前为止,核能部门在采用3D打印方面受到一定程度的限制。尽管存在潜力,但AM存在的某些挑战,例如移除支撑的成本和复杂性(或移除内部支撑的困难),阻碍了制造技术在该领域的应用。

匹兹堡大学的工程师将通过他们的新资助来调查这些挑战。这项由机械工程和材料科学(MEMS)Albert To副教授领导的研究将专门开发先进的可溶解支撑以及更大的拓扑优化和改进的增材制造微结构设计。其目标是使核电部件的生产成本低廉,扭曲极小,结构完整性更高。

“在增材制造的科学理解中仍存在许多差距,尤其是在减少组装失败和成本的同时优化组装过程,”To博士和Pitt的共同研究员和MEMS助理教授Wei Xiong博士解释道。“通过后加工去除复杂增材制造的部件中的内部支撑结构是昂贵的,有时是不可能处理的。通过集成可溶解支撑,拓扑优化,微结构设计,我们有机会大幅降低AM组件的后处理成本,同时确保具有复杂内部特征的设计的可制造性,如核工业所需。

这项研究也由科罗拉多矿业学院机械工程助理教授Owen Hildreth博士进行,他表示,后处理可以占增材制造成本的70%,而支撑去除是最昂贵的一步。通过开发可解决的支撑,该团队相信它可以大大降低后处理成本。

“我们的可溶解支持技术可以将复杂核部件目前所需的许多制造步骤合并为一个AM装配,”Hildreth博士说。“这将使制造成本降低20%,并将制造时间表改善至少六个月。这项工作将有助于为不仅仅是核应用提供可溶解的支持,而且可以为更广泛的金属AM领域带来可解决的支撑,从而可以显着降低成本。“

“金属AM预计将在五年内成为价值212亿美元的行业,这些可批量加工的可拆卸支撑可为行业节省100亿美元,同时还可扩大设计自由度并减少后处理加工,”Hildreth博士补充说。

该研究将通过与肯特金属公司的Curtiss-Wright公司和Jason Goldsmith的合作得到支持,主要通过100万美元的NEET资金获得资助。该奖项是由美国能源部国家实验室牵头的五个NEET Crosscutting Technologies项目之一。该项目及其NEET倡议的最终目标是克服核部门的局限。

“因为核能是我们国家能源组合中至关重要的一部分,所以这些投资对于确保未来几代美国人将继续从安全,清洁,可靠和有弹性的核能中获益是必要的,”美国能源部负责人Ed McGinnis总结道。核能副助理部长。“我们致力于为研究人员提供开发先进核技术所需的基础设施和能力,这一点至关重要。”

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