USNC购买Desktop Metal金属3D打印机，用于新一代核燃料设计

2022年3月10日，南极熊获悉，超安全核公司（USNC）已经采用了两台Desktop Metal公司最新款的X系列粘合剂喷射3D打印机来开发核燃料棒。这款机器能够打印碳化硅等先进材料，将成为促进新一代先进核反应堆中使用创新燃料设计的关键。

USNC核心部门的执行副总裁KurtTerrani博士说："粘结剂喷射是一种低成本、高产量、可靠的工艺，适用于我们复杂的批量生产，X系列机器的先进材料能力是我们燃料设计创新方法的基础。"

△USNC公司的全陶瓷微胶囊燃料创新。图片来自Desktop Metal。

USNC公司的增材制造应用

USNC是开发微反应器和核电技术的全球领导者，自今年年初以来，该公司对使用3D打印技术展现出越来越大的兴趣。

1月，USNC公司宣布它已授权ORNL使用碳化硅和其他难熔金属3D打印核反应堆部件的新方法。该技术将粘合剂喷射3D打印与化学蒸汽渗透工艺相结合，使复杂反应堆部件的制造比传统方法更有效。

就在上周，USNC透露它将会把燃料制造（PFM）试点业务设在田纳西州橡树岭的ORNL附近的一个8.7英亩的地方，以加强先进核燃料解决方案的开发，包括使用3D打印。该工厂预计将在今年夏天投入使用，USNC和ORNL将继续密切合作，将ORNL的增材制造技术商业化，并建立一个先进的核燃料供应链。

核能是清洁能源发电的一种形式，作为燃烧化石燃料的替代品，正受到越来越多的关注，根据ORNL教授Kathy McCarthy和Xin Sun的说法，3D打印核部件已经在这个领域产生了影响。

△USNC已经授权ORNL的新型增材制造方法来生产复杂的核反应堆部件。照片来自CarlosJones/ORNL。

桌面金属 X系列产品的优势

2021年底，DesktopMetal公司以5.75亿美元收购了ExOne公司，扩大了其粘合剂喷射组合。作为收购的一部分，ExOne的一些系统已被重新命名为 "X系列"，即其InnoventX、X25Pro和X160Pro。

X系列由ExOne专利的Triple ACT先进压实技术提供动力，用于在粘结剂喷射过程中对粉末进行分配、铺展和压实。这使各种粉末能够结合在一起，并使打印机能够加工金属和陶瓷，如碳化硅，以制造功能性的精密零件。

碳化硅是一种功能陶瓷材料，具有良好的环境稳定性，经常用于航空航天、装甲、等离子体屏蔽和高温应用。

USNC已经采用了X系列的两个打印系统，以提高将碳化硅材料转化为可安全包围核燃料粒子形状的能力，这是其全陶瓷微胶囊（FCM）燃料创新技术的一个关键因素。这种方法被用于为USNC的微型模块化反应堆（MMR）能源系统提供燃料，该系统以其可靠性和安全性而闻名。

Terrani说："超安全核公司处于核燃料和反应堆设计的技术前沿，在安全和性能方面开拓了新的进展。为新一代的微反应堆提供动力，代表了美国和全世界零碳能源制造的一个分水岭。"

在解释FCM和MMR系统如何协同工作时，Terrani补充说："我们已经创建了一个具有自我安全保障的反应堆设计，所以你不需要混凝土穹顶、禁区或大水库，因为它本身是安全的。我们正在利用一种耐高温的燃料，在我们反应堆系统的中心有多种固有的辐射释放障碍。这就是超安全核电方法的本质"。

△DesktopMetal公司的InnoventX 3D打印机。照片来自DesktopMetal。

小尺寸的InnoventX已经安装在犹他州盐湖城的USNC工厂，该公司一直致力于在较大的X25Pro和X160Pro系统上扩大其下一代核燃料阵列。

Terrani说："现在的增材制造方法种类繁多，但其中很大一部分都依赖于沉积过程中的高温过程。通过熔化金属颗粒，把它们连接在一起，但是高熔点的碳化不适合这种方法。粘合剂喷射技术是独特的，因为它真正依赖于动力的物理特性，而且它基本上不会破坏材料的化学和相结构。因此，我们可以选择高纯度、高结晶度的碳化物原料粉末，核工业级粉末，然后形成这些真正复杂的几何形状，而这在以前是不可能的。"

除了这两个新的X系列系统，USNC将在今年晚些时候再增添两台机器，以进一步扩大其核燃料设计能力。

Desktop Metal公司联合创始人兼首席执行官Ric Fulop说："推动增材制造的大规模应用需要能够打印高性能材料的可扩展系统，以实现最具创新性的应用。我们很自豪能够将粘合剂喷射技术应用于USNC的实际生产当中，并在用增材制造解决方案解决全球规模的问题中发挥了一定的作用。"