Das 3D-Druck-Unternehmen HBD hat auf der TCT Asia Show 2021 den HBD 350 3D-Drucker für den Einsatz im Kernenergiesegment vorgestellt. Mit dem HBD 350 sollen Unternehmen in der Lage sein 90% an Produktionszeit und bis zu 50% an Produktionskosten einzusparen.

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HBD, ein Hersteller von Metall-3D-Druckern aus China, hat im Rahmen eines Forschungs- und Entwicklungsprojekts mit dem Nuclear Power Institute China (NPIC) und Laser Pulse, einem lokalen Hersteller von Metall-3D-Druckgeräten für das Kernenergiesegment, einen kundenspezifischen HBD-350 3D-Drucker speziell für Anwendungen zur Stromerzeugung entwickelt. Zum Jahresende 2020 haben wir die Arbeit von BWX Technologies und Oakridge National Laboratory vorgestellt, die mit Hochtemperaturlegierungen und feuerfesten Metallen einen Fortschritt beim 3D-Druck von Reaktorbauteilen erreicht haben.

Details zum 3D-Druck im Kernenergiesegment

3D-gedruckte Wärmetauscherkomponente
Der HBD 350 wurde für die Fertigung einer großen und komplexen Wärmetauscherkomponente genutzt (im Bild)(Bild © HBD).

Abnahmetests hat die Maschine bestanden, die an die strengen Leistungs- und Zuverlässigkeitsanforderungen für Produkten im Bereich der Kernenergie abgestimmt wurde. Die Anwendungsanforderungen der Kernenergie erfüllt sie vollständig. Das Wärmemanagement ist eine wichtige Herausforderung für den erfolgreichen Betrieb von Kernkraftwerken.

Der 3D-Drucker wurde bereits für die Herstellung einer großen und komplexen Wärmetauscherkomponente eingesetzt. Der 3D-gedruckte modulare hocheffiziente Wärmetauscher aus Metall reduziert Gewicht, Volumen, Anzahl der Teile und Herstellungszyklus um mehr als 90 %. Die Herstellungskosten sinken um mehr als 50%.

Die China National Nuclear Corporation (CNNC) ist eine Tochtergesellschaft des Nuclear Power Institute China (NPIC) und integrierte indirekt 3D-gedruckte Teile in Kernreaktoren im Jahr 2016. Dazu druckten sie eine untere Rohrfassung für das Brennelement des Druckwasserreaktors CAP1400 in 3D. Der CAP1400 ist eine vergrößerte Version des Westinghouse AP1000 Druckwasserreaktors. Die Entwicklung einer Anlage ist eines von 16 strategischen Projekten im Rahmen seines Nationalen Plans zur Entwicklung von Wissenschaft und Technologie ist. Geplant ist die Herstellung des CAP1400 in großen Stückzahlen im ganzen Land.

Features

3D-Drucker HBD 350
Im Rahmen eines Forschungsprojekts entstand der kundenspezifische HBD-350 3D-Drucker (im Bild) speziell für Anwendungen zur Stromerzeugung im Kernenergiesegment

Laut dem CNNC sind die Baugruppen in einem Kernreaktor Zellstrukturen aus zylindrischen Brennstäben und komplexen Metallteilen. Diese halten die Stäbe an Ort und Stelle. Die hochpräzise Fertigung dieser Teile war bislang sehr teuer. Es zeigte sich, dass die Teile mit 3D-gedruckten Formwerkzeugen in Massenproduktion herstellbar sind. Der Produktentwicklungszyklus wird dabei erheblich verkürzt. Die Produktivität wird verbessert und die Kosten sinken.

Der Einsatz von 3D-gedruckten Teilen, die ausgiebig getestet wurden, befand sich damals in einer Vorabnahmephase. Der verwendete 3D-Drucker wurde von Bright Laser Technologies aus China entwickelt und hergestellt.

Technische Details

HerstellerHBD
ModellHBD 350
Bauvolumen325 mm × 325 mm × 400 mm
Laserleistung500 W / 500 W × 2
Schichtdicke30μm-100μm
Scangeschwindigkeit≤ 10000 mm / s
Schutzatmosphäre
  • Integrierte abgedichtete
  • Automatische Überwachung des Sauerstoffgehalts
  • Recycling-Reinigungs- und Sammelkoeffizient ≥ 99%
Genauigkeit0,05-0,2 mm
MetallpulverEdelstahl, Kobalt-Chrom-Legierung, Werkzeugstahl, Titanlegierung, Hochtemperaturlegierung, Aluminiumlegierung, Hastelloy, Wolfram, Tantal und einige andere hochschmelzende Metalle.
Relative DichteFast 100%

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