3D打印技术助力聚变电站组件制造

代表英国政府开展聚变能研究并监督国家聚变计划的英国原子能管理局（UKAEA）表示：“未来聚变电站内的组件将不得不在复杂且充满挑战的条件下运行，包括极端温度、高中子载荷和强磁场。因此，这些组件需要复杂的材料组合和精密工程设计。”

该机构指出，增材制造“非常适合”生产具有复杂设计且小批量的材料，这使得它成为聚变等领域的理想选择。UKAEA认为，3D打印可以在聚变的未来发展中发挥重要作用，降低这种精密制造成本。

在最近开放的中央支持设施（CSF）中，UKAEA启用了一台电子束增材制造设备和一台选择性激光制造设备。

由Freemelt制造的eMELT电子束粉末床融合（E-PBF）增材设备将使用电子束技术将粉末状的钨结合成密度接近100%的固体组件。eMELT设备将用于将钨层堆积到其他材料上，如铜铬锆（CuCrZr）、不锈钢和Eurofer 97（一种专为聚变设备开发的特殊钢）。

SLM280选择性激光制造设备将用于实验如何生产具有复杂几何形状和材料组合的组件，这对成功的聚变电站至关重要。SLM280由Nikon SLM制造，Kingsbury Machine Tools提供，并由Additure支持。

这两种3D打印技术将支持生产面向等离子体的组件，这些组件在运行周期内将暴露在极端温度下。这些设备还将减少对传统技术（如焊接）的依赖，减少制造操作和连接工艺的数量。

UKAEA的制造、安装和维护运营主管Roy Marshall表示：“使用这些设备可以更高效地生产零部件和几何形状，相较于传统制造方法。许多公司可能拥有电子束设备或选择性激光制造技术之一，但将这两种能力集中在一处并能够大规模生产组件，这在聚变行业尚属首次。”

UKAEA表示，目前正在为商业合作伙伴开展大规模生产做准备，这对未来的聚变电站至关重要。