Das US-Unternehmen Type One Energy hat einen Stellerator erfolgreich mit einem 3D-Drucker hergestellt. Dazu wurde unter anderem auch mit NEBULA ein eigener 3D-Drucker entwickelt, der den Druck der komplexen Geometrien überhaupt erst möglich gemacht haben soll. Aktuell befindet sich der Stellerator in der ersten von mehreren Kommerzialisierungsphasen.

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Ein Stellarator wurde 1951 erfunden und ist ein Plasmagerät, das sich vor allem auf externe Magnete stützt, um Plasma einzuschließen. Wissenschaftler, die die magnetische Einschlussfusion erforschen, wollen Stellarator-Geräte als Gefäß für Kernfusionsreaktionen nutzen. Type One Energy, ein Unternehmen aus den USA, hat den riesigen 3D-Drucker NEBULA gebaut, um die komplexe spiralförmige Geometrie des Stellarators herzustellen. Damit wollen sie innerhalb des nächsten Jahrzehnts eine nachhaltige Kernfusionsreaktion erreichen.

3D-Druck eines Stellarators

Ein Stellarator ist ein Kernfusionsenergiesystem, das aufgrund seiner praktischen Eigenschaften für Energieversorger attraktiv ist. Die spiralförmige Bandform des Stellarators erzeugt hochdichtes Plasma. Diese nachzubilden ist jedoch kompliziert und die Geometrie ist extrem empfindlich gegenüber unvollkommenen Bedingungen. Die additive Fertigung könnte hier die Wende bringen. Ein Stellarator-Kraftwerk muss zuverlässig und reichlich Strom liefern sowie kostengünstig in Bau und Betrieb sein. Tpye One Energy nutzt generatives Design mit hybrider additiver Fertigung, fortschrittliche Materialien und Roboterautomatisierung für den Bau hochoptimierter, komplex geformter, maßgenauer und fehlerfreier Stellarator-Komponenten in Endform.

Der von Type One Energy entwickelte STARBLAZER ist ein neuer Stellerator, der fortschrittliche Optimierungen enthält. Die Optimierung des Einschlusses als Funktion der magnetischen Geometrie befasst sich mit der Leistung auf der Fundamentebene, um Konstruktionspfade zu vermeiden, die zu einer viel größeren, weniger vielseitigen und teureren Antriebseinheit führen würden. Um die Stellerator-Fusionsleistung  auf den Nettoleistungsbereich auszudehnen, wird STARBLAZER I für stundenlange „Zündung“ (autarke Fusionsenergieabgabe) ausgelegt sein. STARBLAZER II wird einen „stationären“ Dauerbetrieb erreichen.

3D-Drucker NEBULA
Type One Energy hat 50 Mio. USD gesammelt, um den 3D-Drucker NEBULA zu entwickeln (Bild © Type One Energy).

STARBLAZER I

STARBLAZER I wird generativ entworfene und additiv gefertigte Komponenten enthalten, um Bauzeit und -Kosten zu reduzieren. Type One Energy wird zudem den weltweit ersten HTS-Stellerator-Magneten entwickeln. Der 3D-Drucker NEBULA ist eine proprietäre großformatige, selektive, hochpräzise additive Fertigungsplattform, die für die wirtschaftliche Massenproduktion wichtiger Kernfusionskomponenten von Type One Energy von Grund auf entwickelt wurde.

Stellerator
Die sehr komplexe Form eines Stellerators (im Bild) nachzubauen war mit bisherigen Techniken nicht möglich (Bild © Type One Energy).

Die Kommerzialisierungskampagne besteht aus drei Phasen mit technischen Meilensteinen, die mit zwei iterativen Stellarator-Konstruktionen verbunden sind. Phase 1, die derzeit im Gange ist, umfasst Initiativen zur additiven Fertigung. Die NEBULA-Plattform wird intern ausgebaut. Außerdem werden die Magnetstützschale, der Vakuumbehälter und der Divertor entwickelt. Wenn Sie mehr über den von Type One Energy entwickelten Stellerator oder die großformatige NEBULA-Plattform erfahren wollen, finden Sie weitere Informationen dazu auf der Website von Type One Energy.

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