3D打印模具革新核电站建设

位于Oak Ridge美国国家实验室的美国能源部制造示范工厂（MDF）与Kairos Power和Barnard Construction合作，成功开发并验证了用于铸造复杂混凝土结构的大规模3D打印聚合物复合材料模具。

此次试验在Kairos Power位于田纳西州Oak Ridge的园区进行，目前Hermes低功率示范反应堆正在此地建设中。

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更快更经济：Kairos Power计划在未来商业电站中更大规模地使用3D打印模具。据该公司称，这些模具显著缩短了生产周期，实现了具有独特几何形状的结构部件的“现浇”施工，时间从几周缩短到几天。美国能源部还指出，相比于依赖钢材或木材模具的传统方法（成本高、精度低且耗时），这一转变标志着核电站建设方法的重大进步。

“我们正在将增材制造的优势——模块化、灵活性、快速迭代——应用到核能领域，”Oak Ridge美国国家实验室复合材料创新小组组长Ahmed（Arabi）Hassen表示。“该项目证明，我们可以通过新技术突破旧方法，降低门槛、减少风险并加速施工时间。”

用于屏蔽示范的模具需要承受设计用于成型的重型混凝土的压力。Hassen表示，挑战在于如何在高压下保持模具的结构完整性，这需要机械韧性、创新设计和打印策略。

合作方：MDF由美国能源部先进材料和制造技术办公室支持，是一个全国性合作联盟，与Oak Ridge美国国家实验室合作推动美国制造业转型。Kairos Power的示范项目还得到了多家行业合作伙伴的支持，包括Airtech、TruDesign、Additive Engineering Solutions和Haddy，这些公司共同建立了由增材制造推动的核基础设施新供应链。

宏大目标：与Kairos Power的合作得益于一项名为SM2ART Moonshot Project的多年计划，该计划由MDF和美国缅因大学领导，并由美国能源部先进材料和制造技术办公室资助。该项目利用Oak Ridge美国国家实验室的材料科学专长、超级计算和人工智能资源，以及大规模增材制造能力，而缅因大学则专注于大规模3D打印、结构基础设施开发和数字制造平台。

未来18个月内，SM2ART Moonshot Project将继续支持Kairos Power的建设，扩展到辐射屏蔽和反应堆建筑外壳模具的全规模生产，并集成智能制造技术、数字孪生和数据驱动的质量控制。合作伙伴的目标是使用从木材残余物中提取的可打印生物复合材料原料，通过本土林产品将材料成本降低75%。

通过展示核电站建设可以采纳从设计灵活性到快速部署的制造实践，该项目为降低未来反应堆的成本和工期提供了引人注目的愿景。

引述：

“在Oak Ridge美国国家实验室，我们正在证明核电站建设的未来不必像过去那样，”MDF主任Ryan Dehoff表示。“我们将国家实验室的能力与MDF敢于挑战传统的传统相结合，将大胆的想法转化为实用方案，以加速商业核能的发展。”

Barnard Construction在项目中发挥了关键作用，实施和调整了3D打印模具技术，提供实时反馈并即时整合设计更改以增强可施工性并实现快速部署。Dehoff表示，项目成功源于合作伙伴之间的高效沟通。“这是国家实验室创新能力的一个真实范例，”他说。

Kairos Power联合创始人兼首席技术官Edward Blandford指出，MDF行动迅速、思维创新，并证明了当传统制造方法无法满足需求时，可以实现变革性成果。他解释说，在探索预制混凝土系统选项时，Kairos Power收到了一家商业合作伙伴的建议：联系MDF。“很少有行业会建议我们打电话给国家实验室，因为他们行动迅速，”他说。

Blandford补充道：“该项目与我们的迭代开发方法完全契合。通过首先构建和测试柱子的模具，我们能够改进方法、提前与监管机构互动，并在将施工方法扩展到Hermes和未来电站之前降低风险。这是我们从第一天起就坚持的核心策略。”