Publicado el 3 de septiembre de 2021
En lo que es un logro histórico para la impresión 3D, se ha anunciado que la Unidad 2 de la Planta Nuclear Browns Ferry de la Autoridad del Valle de Tennessee en Alabama será una de las primeras plantas de energía nuclear en los EE. UU. en tener piezas impresas en 3D. Las piezas ahora se utilizan en las operaciones de rutina de la planta.
Esta es solo una de varias aplicaciones recientes de la impresión 3D en industrias que requieren soluciones de alta confiabilidad. Obviamente, esto es muy diferente de los productos impresos en 3D habituales con los que estamos más familiarizados. ¿Cómo se logró exactamente esta hazaña?
¿Qué componentes se imprimieron en 3D?
Según el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), las piezas impresas en 3D son soportes de ensamblaje de combustible. Estos se utilizan como sujetadores para el conjunto de combustible del reactor de agua en ebullición de la planta. Estos se instalaron durante una parada de recarga de combustible programada y estarán en servicio en el reactor durante los próximos seis años.
Como piezas críticas para la seguridad, los soportes debían imprimirse y probarse de acuerdo con los más altos estándares de calidad. Antes de la instalación, las piezas debían analizarse mediante una combinación de microscopía óptica y electrónica de barrido para garantizar el rendimiento del material a nivel atómico. Si se demuestra que tiene éxito, el uso de la impresión 3D como método de fabricación alternativo puede ayudar a la vida útil de las centrales nucleares.
El proceso de impresión 3D
Como puede imaginar, el proceso de fabricación de soportes de ensamblaje de combustible impresos en 3D para una planta de energía nuclear es varias magnitudes más complejo que la impresión 3D de algo en un taller de garaje. Este monumental esfuerzo fue realizado por ORNL en cooperación con Framatome, el proveedor de combustible para la planta nuclear.
La impresión 3D se realizó en una impresora GE Additive/Concept Laser M2 que utiliza tecnología de fusión de lecho láser. El material base para las piezas era polvo de metal 316, un polvo compuesto fabricado con acero inoxidable austenítico de cromo-níquel con pequeñas cantidades de molibdeno.
Se utilizaron tomografías computarizadas y tomografías computarizadas para crear modelos 3D precisos de los brackets. Esto permitió al equipo analizar de cerca las áreas críticas de las piezas impresas en 3D como parte de las pruebas de calidad antes de la instalación.
Un gran paso adelante para la impresión 3D
Como dijo Ben Betzler de ORNL, este proyecto representa un gran paso adelante para la tecnología de impresión 3D. Muestra cómo los componentes impresos en 3D se pueden usar en entornos como plantas nucleares que requieren un nivel extremadamente alto de confiabilidad. También demuestra cómo las ciencias básicas y aplicadas pueden vincularse con la tecnología para encontrar soluciones prácticas y tangibles a los problemas del mundo real.
En 2020, Westinghouse Electric Company instaló un tapón de dedal impreso en 3D hecho de acero inoxidable AM 316L en un reactor nuclear en la planta nuclear Byron Unit 1 de Exelon en Illinois. El primer caso de una planta de energía nuclear que utilizó piezas impresas en 3D fue en la planta de energía nuclear de Krško en Eslovenia, donde se copió e imprimió en 3D un impulsor de 108 mm de diámetro.
Las aplicaciones de alta confiabilidad de la impresión 3D no se limitan a las plantas de energía nuclear y las instalaciones industriales. Durante años, los fabricantes de aviones han confiado en la impresión 3D para algunas de sus piezas críticas. A principios de 2020, el Boeing 777x realizó su primer vuelo exitoso que incorporó más de 300 piezas impresas en 3D que hicieron que el avión fuera más liviano y significativamente más eficiente en combustible. Justo este año, el primer puente impreso en 3D se abrió a los peatones en los Países Bajos.
Estas aplicaciones de alto perfil y alta confiabilidad han servido para legitimar aún más la impresión 3D como un método de fabricación factible. Ahora más que nunca, vemos empresas emergentes que se dedican a tecnologías de impresión 3D más innovadoras. También ha habido varios gobiernos que ofrecen fondos para el desarrollo de centros de fabricación e impresión 3D.
Para ir finalizando
El uso de piezas impresas en 3D en la Unidad 2 de la planta nuclear de Browns Ferry en Alabama puede no haber sido la primera vez que se usa la impresión en 3D en plantas de energía nuclear, pero aún representa un importante paso adelante para la tecnología. Es probable que veamos más aplicaciones 3D a esta escala en los próximos años, especialmente teniendo en cuenta la intensidad de la investigación y el desarrollo de la tecnología en la actualidad.
Esta es una demostración de que la impresión 3D no solo ofrece una ventaja estética: con la técnica adecuada, también puede rivalizar con las propiedades mecánicas de los métodos de fabricación tradicionales.
Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro de seguridad contra incendios.