Британские учёные решают одну из самых сложных задач термоядерной энергетики с помощью 3D печати металлами. Центр аддитивного производства Университета Ноттингема совместно с Управлением атомной энергии Великобритании разработал метод соединения разнородных материалов.
Проект DIADEM получил государственное финансирование
Проект DIADEM (Проектирование интерфейсов для аддитивно создаваемых метаматериалов) получил финансирование от Совета по инженерным и физическим исследованиям UKRI. Программа направлена на развитие передового производства.
Исследование поддерживают промышленные партнёры:
- Rolls Royce
- MTC (Manufacturing Technology Centre)
- Aerosint
Технический вызов для аддитивного производства
Термоядерные установки требуют компонентов, которые выдерживают критические температуры. Традиционные материалы не справляются с такими нагрузками. Вольфрам и медь считаются оптимальными кандидатами, но их разные термические характеристики делают соединение сложной задачей.
| Материал | Температура плавления | Теплопроводность | Применение |
|---|---|---|---|
| Вольфрам | 3414°C | 173 Вт/(м·К) | Высокотемпературные компоненты |
| Медь | 1085°C | 401 Вт/(м·К) | Теплоотводящие элементы |
Многометаллическое лазерное спекание порошков
Исследователи применяют технологию многометаллического лазерного спекания порошков (MM-LPBF). Метод позволяет точно контролировать состав и структуру материала на микроуровне. Технология создаёт метаматериалы с переменной композицией.
Ричард Хейг, директор Центра аддитивного производства, отмечает:
"Соединение разнородных металлов - критическая проблема для термоядерного сектора. Способность смешивать два металла имеет первостепенное значение для прогресса. Использование многоматериальной аддитивной технологии для термоядерной энергетики - лишь первое применение."
Перспективы для промышленного применения
Результаты проекта планируется использовать в программе STEP - британском прототипе термоядерной электростанции. Запуск намечен на 2040 год. Технология также найдёт применение в частных термоядерных проектах.
DIADEM принесёт пользу любому сектору, где требуются высокопроизводительные многометаллические компоненты:
- Аэрокосмическая промышленность
- Оборонная промышленность
- Здравоохранение
Значение для развития аддитивных технологий
Аллан Харт, менеджер исследовательского портфолио технологий синтеза в UKAEA, подчёркивает:
"Термоядерный синтез обещает стать безопасной, низкоуглеродной, устойчивой частью мирового энергоснабжения будущего. У Великобритании есть прекрасная возможность стать глобальным экспортёром термоядерных технологий."
Развитие многометаллической 3D печати открывает широкие перспективы не только для энергетической отрасли, но и для других высокотехнологичных секторов.
Российский опыт в аддитивных технологиях
Российские компании также развивают направления многоматериальной печати и мелкосерийного производства сложных компонентов. Компания Cybercom работает с промышленными 3D-технологиями более 20 лет. Она предлагает комплексные решения для производства пластиковых изделий методами FDM и SLA печати.
Услуги также включают:
- 3D сканирование
- Реверс-инжиниринг
- Создание высокоточных прототипов
- Литье в силиконовые формы
Успешная реализация проекта DIADEM может стать важным шагом к коммерциализации термоядерной энергетики. Одновременно это продвинет развитие аддитивных технологий в других отраслях промышленности.
