核研究人员使用Freemelt EBM金属3D打印机开发新材料

2023年9月6日，南极熊获悉，电子束3D打印制造商Freemelt最近从匈牙利核研究所(ATOMKI)获得了Freemelt ONE系统的订单。这一合作被认为是3D打印技术在核材料科学高风险领域的一个重要里程碑。

△匈牙利核研究所

电子束粉末床熔融(E-PBF)系统的市场规模虽然相对较小，但正在不断增长。在过去，GE的Arcam系列主导了E-PBF领域，但现在已经涌现出一些由成熟公司支持的参与者，包括JEOL、Wayland Additive和Probeam。然而，Freemelt的独特之处不仅在于，该公司在这一领域的运营时间比这些新进入者更长，还在于它采用的开放式架构方法。

Freemelt系统具备6 Kw的电子束枪和高达1200°C的床温等先进功能，使其成为研究新材料和先进3D打印方法的研究机构的理想选择。这一合作将进一步推动电子束3D打印技术在核材料科学领域的应用。ATOMKI作为匈牙利核研究所，对于核能研究和应用有着丰富的经验和专业知识。通过与Freemelt的合作，ATOMKI将能够利用电子束3D打印技术来制造核材料相关的组件和部件，为核能领域的研究和应用提供更加先进和高效的解决方案。

Atomki教授、Kalman Vad博士说道：“开放式架构和光束特性的自由参数化使Freemelt ONE成为研究目的的理想工具。”

△Freemelt ONE开源E-PBF 3D打印机

在能源应用方面，Freemelt ONE针对能够承受核反应堆极端条件的材料进行了专门优化。例如，Freemelt重点关注的核心材料之一是钨，该材料以其出色的耐热性和适用于辐射屏蔽而闻名。这使得Freemelt ONE成为聚变和裂变反应堆应用的理想选择。此外，该打印机还具备独特的实时监控功能，可以在组件创建过程中进行监测。这一功能为开发过程提供了宝贵的实时信息，帮助研究人员更好地了解和优化打印过程作为匈牙利原子和核物理领域的领先设施之一，ATOMKI计划将Freemelt ONE用于包括表面科学和表面拓扑在内的一系列应用。这涉及通过一种称为非绝热合金化的方法，创建新的表面结构和复合材料。

△电子束3D打印部件

3D打印在核电领域的兴起

随着全球对减少碳排放和应对不断上涨的化石燃料价格的需求增加，核能成为备受关注的话题。人们开始关注核能在能源系统中提供稳定性的能力，尤其是考虑到可再生能源如风能和太阳能的局限性时。

然而，核能行业一直被视为风险高、成本高的行业，但随着3D打印技术的进步，它正逐渐受益于这一技术。从大学到私营公司，各种组织都在利用3D打印来提高核能的效率和成本效益。

例如，匹兹堡大学以及通用电气和日立等公司，正在开展旨在降低核能增材制造成本的项目。西门子已成功在运行的核电站中安装了3D打印部件，展示了该技术在维护和更换方面的实用性。爱达荷国家实验室和阿贡国家实验室，正在分别探索用于安全测试和燃料回收的3D打印技术。在中国，研究人员也在使用3D打印来开发聚变反应堆组件。

这些努力表明，3D打印可以优化供应链传输、减少质量，甚至减少装配过程中的人为错误。因此，3D打印有望对技术复杂且对全球能源基础设施至关重要的行业产生变革性影响。Freemelt的技术正在迈向这一重大转变，为重塑行业提供了关键的解决方案。