Если вы думали, что быстрое прототипирование в основном применимо для разработки потребительских товаров, казалось бы, разнородных клапанов или даже случайного супербайка и никогда не сыграет роли в полном изменении того, как мы производим энергию на этой планете, вы' Я хочу услышать, что они делают на Международном термоядерном экспериментальном реакторе (ИТЭР), строящемся в Сен-Поль-ле-Дюранс, Франция.
Представьте себе, что вы планируете тысячетонную 60-футовую стопку магнитов и сверхпроводящих ниобий-3-олово кабелей, которые станут частью плазменной камеры огромного ядерного термоядерного реактора - что-то, что, гипотетически,, производят 500 мегаватт выходной мощности. Это больше энергии, чем было необходимо, чтобы вызвать реакцию синтеза. При конструировании такого устройства, потенциально первого в своем роде, вы хотели бы окунуться в чертежи всеми мыслимыми способами. И хотя чертежи и модели САПР могут дать вам некоторое представление о том, как построить вещь, 3D-печать значительно приблизит ваши планы к реальности. По этой причине команда ИТЭР в Ок-Риджской национальной лаборатории использует эту технологию, чтобы помочь в процессе подготовки.
Инженер ИТЭР Кевин Фройденберг объясняет, как 3D-печать сравнивается с другими инструментами проектирования для их проекта: «Теперь за копейки вместо десятков тысяч долларов мы можем сразу же добиться результатов с помощью 3D-печати. Это позволяет нам увидеть, как на самом деле выглядит деталь. На дисплеях 3D CAD вы не можете почувствовать форму объекта. Вы просто видите это. Многие люди испытывают трудности с просмотром 3D-проекций или считают их утомительными для просмотра с течением времени. С 3D-печатными объектами вы можете провести пальцем по поверхности и заметить различные особенности масштаба и интерфейсов компонента. Он добавляет: «Недавно мы были на собрании поставщиков. Мы смотрели на линейные чертежи в течение минуты, а затем поставщики часами смотрели и обсуждали 3D-детали. Большая часть встречи была посвящена разговорам о частях. Имея что-то тактильное в руке, вы можете показать, какие машинные процессы и передовые методы следует использовать в производстве.”
Инженер, разрабатывающий системы впрыска пеллет в реактор и защиты от разрушения плазмы, Марк Литтл, считает, что 3D-печать в конечном счете позволяет сэкономить деньги в процессе проектирования: «Это намного больше времени и денег, когда вы находите эта ошибка в металлическом прототипе, чем в компоненте, напечатанном на 3D-принтере. Стоимость 3D-печати очень низкая. С металлом вам, возможно, придется начать все сначала, если вы не можете его заново обработать. Он продолжает: «На экране некоторые компоненты не выглядят особенно громоздкими. Но когда вы делаете его из металла, это будет кусок материала, который слишком тяжел и с ним трудно обращаться. Когда у вас есть физическая модель, легче определить возможности для экономии материала и сделать проектирование более эффективным, а производство - менее дорогим.”
В процессе проектирования реактора исследователи создают «игрушечные» масштабные модели таких вещей, как упомянутый ранее центральный соленоид высотой 60 футов. Однако с более мелкими компонентами, такими как клапан быстрого газа для системы предотвращения разрушения реактора, их можно распечатать в масштабе один к одному. В конечном счете, отмечает Литтл, они могут обнаружить механические проблемы, которые, возможно, не были бы замечены без 3D-печати: «Вы можете собрать это вместе, немного сдвинуть и визуализировать, как это будет построено. Вы можете увидеть такие проблемы, как сварной шов, до которого вы не можете добраться, или головка винта, к которой невозможно добраться.”
Ядерный синтез, тот же процесс, который производит энергию Солнца, предположительно радикально изменит способ производства энергии на Земле. После того, как National Ignition Facility в США успешно продемонстрировала создание реакции термоядерного синтеза в небольшом масштабе, идея использования такого процесса в коммерческом масштабе стала возможной во многих умах. Поскольку для ядерного синтеза требуются очень специфические условия, он считается экологически безопасным. Говорят, что шансов расплавления нет, потому что любое изменение в реакторе, например утечка, просто автоматически остановит реакцию из-за естественных сил неблагоприятной среды. В то же время не было бы парниковых газов, выбрасываемых термоядерным реактором. Тем не менее, такие проекты, как ИТЭР, чрезвычайно дороги и трудны для реализации, а это означает, что мы не должны затаить дыхание, а вместо этого должны продолжать преследовать другие модели зеленой энергии, пока наши утопические научно-фантастические фантазии не будут реализованы. выполнено.