محققان آزمایشگاه ملی Oak Ridge (ORNL) وابسته به وزارت انرژی ایالات متحده، قطعات تنگستن بدون نقص را با هندسه های پیچیده پرینت سه بعدی کرده اند.
این قطعات تنگستن که با استفاده از تولید افزودنی پرتو الکترونی در تأسیسات نمایشی تولید ORNL (MDF) تولید شده‌اند، گفته می‌شود اولین در نوع خود هستند. به گفته تیم ORNL، این دستاورد پتانسیل قابل توجهی برای فناوری های انرژی پاک، مانند انرژی همجوشی، ارائه می دهد.
قطعات پرینت سه بعدی برای محیط های شدید طراحی شده اند و تنگستن بالاترین نقطه ذوب را نسبت به هر فلزی دارد. به این ترتیب، این ماده برای استفاده در راکتورهای همجوشی مناسب است، جایی که پلاسما می تواند به دمای بالای 180 میلیون درجه فارنهایت برسد. این به طور قابل توجهی گرمتر از مرکز خورشید است که با دمای 27 میلیون درجه فارنهایت می آید.
مایکل کرکا، رهبر گروه گروه علم و فناوری رسوب گذاری در ORNL اظهار داشت: «تولید افزودنی پرتو الکترونی برای پردازش هندسه های پیچیده تنگستن امیدوارکننده است.
این گام مهمی برای گسترش استفاده از فلزات مقاوم در برابر دما در منابع انرژی است که از آینده ای پایدار و بدون کربن پشتیبانی می کند.
چاپ سه بعدی قطعات تنگستن بدون نقص با هندسه های پیچیده
علیرغم توانایی آن در تحمل دمای بالا، ساخت قطعات پیچیده تنگستن یک فرآیند چالش برانگیز است. به طور قابل توجهی، هنگامی که تنگستن به شکل خالص خود است، شکننده است و می تواند به راحتی در دمای اتاق خرد شود.
برای غلبه بر این مشکل، تیم ORNL یک چاپگر سه بعدی پرتو الکترونی ایجاد کرد که می تواند تنگستن را لایه به لایه در هندسه های سه بعدی دقیق و پیچیده قرار دهد.
این سیستم از یک جریان مغناطیسی ذرات در خلاء برای ذوب و اتصال پودر تنگستن به اجسام فلزی جامد استفاده می کند. به لطف محفظه با خلاء بالا، چاپگر سه بعدی پرتو الکترونی آلودگی ناشی از مواد خارجی را کاهش می دهد و تشکیل تنش پسماند را محدود می کند.
این تحقیق بخشی از تلاش های DOE برای پیشبرد انرژی پاک از طریق توسعه منابع تجدیدپذیر جدید، مانند همجوشی هسته ای است. ORNL قبلاً از تولید افزودنی برای تقویت فناوری برای کاربردهای انرژی هسته‌ای استفاده کرده است.
در سال 2020، اعلام شد که ORNL دارای براکت های مونتاژ سوخت چاپ شده سه بعدی برای نیروگاه هسته ای براونز فری اداره دره تنسی (TVA) در آلاباما است. این قطعات با مشارکت تامین کننده سوخت هسته ای Framatome به عنوان بخشی از برنامه راکتور چالش تبدیلی (TCR) مستقر در ORNL توسعه یافته اند. این ابتکار فرصت هایی را برای توزیع سریعتر و ارزان تر انرژی هسته ای در ایالات متحده بررسی می کند.
برنامه TCR همچنین شاهد توسعه هسته رآکتور هسته ای پرینت سه بعدی ORNL بوده است. از طریق این پروژه، ORNL به دنبال ایجاد روش های جدید در طراحی، ساخت، صدور مجوز و بهره برداری راکتور بود.
در سال 2020، این تیم طراحی خود را برای هسته راکتور ارائه کرد، فناوری ساخت افزودنی لازم برای ساخت آن را افزایش داد و روش‌هایی را برای تأیید سازگاری و قابلیت اطمینان اجزای پرینت سه بعدی توسعه داد.
پرینت سه بعدی بخش انرژی های تجدیدپذیر را تقویت می کند
تولید افزودنی شاهد پذیرش رو به رشد برای حمایت از تلاش‌های جهانی برای دور شدن از منابع سنتی انرژی غیرقابل تجدید و اتخاذ جایگزین‌های سبزتر است.
پیش از این، بخش تولید توربین‌های بادی جنرال الکتریک، جنرال الکتریک انرژی تجدیدپذیر، روی متخصص ساخت و ساز-پرینت سه بعدی COBOD سرمایه‌گذاری کرد تا به این انتقال انرژی تجدیدپذیر کمک کند. این سرمایه‌گذاری بر روی تلاش‌های مشترک قبلی بین این دو شرکت گسترش یافت، که باعث شده بود آنها برای توسعه برج‌های توربین بادی با پرینت سه‌بعدی “رکورد بلند” همکاری کنند.
در جای دیگر، محققان آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر ایالات متحده (NREL) فرآیند جدیدی را برای چاپ سه بعدی پره های توربین بادی با استفاده از رزین بازیافتی توسعه دادند. گفته می شود برای بهبود عملکرد و قابلیت بازیافت نهایی تیغه ها، فرآیند چاپ سه بعدی از ترموپلاستیک هایی استفاده می کند که می توانند ذوب شوند و دوباره مورد استفاده قرار گیرند.
برای نشان دادن اثربخشی این روش، مهندسان یک نمونه اولیه 13 متری ساختند. این تیم معتقد است که این فرآیند می‌تواند هزینه و افزایش سرعت را برای تولیدکنندگان به همراه داشته باشد. محققان خاطرنشان کردند که چاپ سه بعدی می تواند وزن و هزینه پره های توربین را تا 10 درصد کاهش دهد و زمان سرب را تا 15 درصد کاهش دهد.
می خواهید در انتخاب برندگان 2024 کمک کنید جوایز صنعت چاپ سه بعدی? امروز به کمیته کارشناسی بپیوندید.
چه می کند آینده پرینت سه بعدی نگه دارید؟
چه کوتاه مدت گرایش های چاپ سه بعدی توسط کارشناسان صنعت برجسته شده است؟
مشترک شدن در خبرنامه صنعت چاپ سه بعدی برای به روز بودن از آخرین اخبار چاپ سه بعدی.
شما همچنین می توانید ما را دنبال کنید توییتر، مانند ما فیس بوک صفحه و مشترک شوید صنعت چاپ سه بعدی یوتیوب کانال برای دسترسی به محتوای اختصاصی تر
تصویر برجسته، قطعات تنگستن پیچیده و بدون نقص پرینت سه بعدی را نشان می دهد. عکس از طریق Michaela Bluedorn/ORNL, US DoE.
منبع: https://3dprintingindustry.com/news/ornl-3d-prints-new-complex-defect-free-tungsten-components-in-world-first-230609/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=ornl-3d-prints-new-complex-defect-free-tungsten-components-in-world-first
