英國原子能管理局聯(lián)手Kingsbury和Additure，推進核聚變能增材制造項目
時間：2025-05-22 09:40 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：118次
2025年5月21日，英國工程設備供應商Kingsbury和金屬增材制造公司Additure已受英國原子能管理局 (UKAEA)委托，提供增材制造技術(shù)和專業(yè)知識，助力英國持續(xù)推進聚變能研究。此次合作將支持開發(fā)能夠耐受聚變反應堆極端條件的部件，重點關(guān)注創(chuàng)新材料和設計方法。
重點關(guān)注的領域之一是使用鎢（與銅等材料分層）來實現(xiàn)部件必要的耐久性。為了支持這項工作，Kingsbury 和 Additure 將在英國原子能管理局 (UKAEA) 的設施中交付并安裝一臺尼康 SLM Solutions SLM 280 2.0 激光粉末床熔融 (LPBF) 系統(tǒng)。
Additure 業(yè)務發(fā)展經(jīng)理Will Priest 表示：“我們很高興能夠支持 UKAEA團隊的擴展，我們不僅利用 SLM 280 的 LPBF 功能，還利用增材制造生態(tài)系統(tǒng)的所有關(guān)鍵要素，使其成為 UKAEA 和英國聚變計劃的強大制造解決方案。”
△SLM 280 生產(chǎn)系列系統(tǒng)。圖片來自尼康 SLM Solutions
關(guān)于英國原子能管理局
英國原子能管理局 (UKAEA) 是英國的國家聚變能研究機構(gòu)。它是一個由能源安全部和凈零項目 (Net Zero)資助的非政府公共執(zhí)行機構(gòu)，通過與制造商和供應鏈合作，引進和擴展商業(yè)化聚變能部署所需的技術(shù)，從而促進工業(yè)聚變能力的提升。英國原子能管理局 (UKAEA) 致力于推動增材制造的商業(yè)化，并支持英國工業(yè)向聚變能源領域轉(zhuǎn)型。我們致力于將復雜的研發(fā)領域推向商業(yè)化，而我們供應鏈的建議和支持對于加快這一進程至關(guān)重要。UKAEA 制造、安裝和維護運營主管 Roy Marshall 表示。
△JET內(nèi)部疊加等離子體。圖片來自英國原子能管理局。
Additure 的作用和技術(shù)貢獻
聚變能計劃的核心是SLM 280 2.0，這是一款專為高性能應用而設計的LPBF系統(tǒng)，包括難熔金屬的開發(fā)。SLM 280 2.0系統(tǒng)構(gòu)建速度比單激光器方案快80%，并集成了粉末篩模塊和系統(tǒng)冷卻增強功能等安全功能。除了設備交付外，Additure 還為英國原子能管理局 (UKAEA) 的研究、材料和設計團隊提供全面的技術(shù)培訓，包括機器設置、構(gòu)建優(yōu)化以及特殊功能（例如加熱縮小構(gòu)建體積）的詳細指導。
Marshall 先生說道：“Additure的應用培訓將為我們的工程師提供設計核聚變所需的一些復雜結(jié)構(gòu)的新方法，并使他們能夠使用一些最具挑戰(zhàn)性的材料來實現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)。為了使增材制造能夠為核聚變能做出貢獻，更多的設計師需要思考：‘哪種工藝最適合所需的熱性能或結(jié)構(gòu)性能？’以及‘如何創(chuàng)建一個最適合增材制造的設計？’”。
推進激光束整形3D打印
光束整形技術(shù)在工業(yè)金屬3D打印方面具有顯著優(yōu)勢，正在被3D打印領域內(nèi)的多家企業(yè)研究開發(fā)和商業(yè)化。2024年，德國研究機構(gòu)弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所（ILT）展示了全新的3D打印光束整形技術(shù)。弗勞恩霍夫團隊正在與亞琛工業(yè)大學光學系統(tǒng)技術(shù)系（TOS）合作，開發(fā)一個用于研究復雜激光光束輪廓的測試系統(tǒng)，可以為激光粉末床熔合(LPBF) 3D 打印創(chuàng)建定制的光束輪廓，提高零件質(zhì)量、工藝穩(wěn)定性和生產(chǎn)率，同時最大限度地減少材料浪費。
△利用構(gòu)建的光束整形系統(tǒng)，LCoS-SLM 可用于在 LPBF 過程中通過選擇性彎曲激光束的相位前沿來生成幾乎任何光束輪廓
2022年，Equispheres和Aconity3D利用激光光束整形 3D 打印技術(shù)，實現(xiàn)了比行業(yè)標準高出近九倍的打印速度。Equispheres 的NExP-1 鋁粉與 Aconity3D 的AconityMIDI+ LPBF 3D 打印機配合使用，使單臺激光器的打印速度超過 430 立方厘米/小時。
這套系統(tǒng)經(jīng)過改裝，采用具有光束整形功能的PG YLR 3000/1000-AM 激光器。通過在縮放的高斯分布上使用整形光束，該團隊減少了高速 3D 打印過程中的過熱現(xiàn)象，并減少了飛濺的形成。
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