La central nuclear de Alabama utilizará piezas impresas en 3D
La central nuclear de Alabama utilizará piezas impresas en 3D
En lo que supone un hito para la impresión 3D, se ha anunciado que la unidad 2 de la central nuclear Browns Ferry de la Tennessee Valley Authority, en Alabama, será una de las primeras centrales nucleares de Estados Unidos en contar con piezas impresas en 3D. Las piezas se están utilizando ahora en las operaciones rutinarias de la planta.
Esta es sólo una de las varias aplicaciones recientes de la impresión 3D en industrias que requieren soluciones de alta fiabilidad. Obviamente, esto es muy diferente de los productos impresos en 3D habituales con los que estamos más familiarizados. ¿Cómo se ha conseguido 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 montaje de combustible. Se utilizan como elementos de fijación para el conjunto de combustible del reactor de agua en ebullición de la central. Se instalaron durante una parada programada de reabastecimiento y estarán en servicio en el reactor durante los próximos seis años.
Al tratarse de piezas críticas para la seguridad, los soportes debían imprimirse y someterse a pruebas de acuerdo con los más altos estándares de calidad. Antes de su instalación, las piezas tuvieron que ser analizadas 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 de las centrales nucleares.
El proceso de impresión 3D
Como se puede imaginar, el proceso de fabricación de soportes de ensamblaje de combustible impresos en 3D para una central nuclear es mucho más complejo que imprimir algo en un taller de garaje. Este esfuerzo monumental fue realizado por el ORNL en colaboración con Framatome, el proveedor de combustible de la central nuclear.
La impresión 3D se realizó en una impresora GE Additive/Concept Laser M2 que utiliza la tecnología de fusión de lecho láser. El material base de las piezas fue el polvo metálico 316, un polvo compuesto de acero inoxidable austenítico de cromo-níquel con pequeñas cantidades de molibdeno.
Se utilizó la tomografía computarizada y el TAC para crear modelos 3D precisos de los soportes. Esto permitió al equipo analizar de cerca las zonas 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 declaró Ben Betzler, del ORNL, este proyecto representa un gran paso adelante para la tecnología de impresión 3D. Muestra cómo los componentes impresos en 3D pueden utilizarse en entornos como las centrales nucleares, que requieren un nivel de fiabilidad extremadamente alto. También demuestra cómo las ciencias básicas y las aplicadas pueden tender un puente con la tecnología para llegar a soluciones prácticas y tangibles a problemas del mundo real.
En 2020, Westinghouse Electric Company instaló un tapón de dedal impreso en 3D de acero inoxidable AM 316L en un reactor nuclear de la Unidad 1 de Exelon en Illinois. El primer caso de una central nuclear que utilizó piezas impresas en 3D fue en la central nuclear de Krško, en Eslovenia, donde se copió e imprimió en 3D un impulsor de 108 mm de diámetro.
Las aplicaciones de alta fiabilidad de la impresión 3D no se limitan a las centrales nucleares y las instalaciones industriales. Desde hace años, los fabricantes de aviones confían en la impresión 3D para algunas de sus piezas críticas. A principios de 2020, el Boeing 777x realizó su primer vuelo con éxito en el que se incorporaron más de 300 piezas impresas en 3D que hicieron que la aeronave fuera más ligera y considerablemente más eficiente en cuanto al consumo de combustible. Este mismo año, el primer puente impreso en 3D se abrió a los peatones en los Países Bajos.
Estas aplicaciones de alto perfil y alta fiabilidad han servido para legitimar aún más la impresión 3D como un método de fabricación viable. Ahora, más que nunca, vemos a las empresas emergentes dedicarse a tecnologías de impresión 3D más innovadoras. También ha habido varios gobiernos que han ofrecido financiación para el desarrollo de centros de impresión y fabricación en 3D.
Conclusión
Puede que el uso de piezas impresas en 3D en la Unidad 2 de la central nuclear de Browns Ferry, en Alabama, no sea la primera vez que se utiliza la impresión 3D en centrales nucleares, pero sigue representando un importante paso adelante para la tecnología. Es probable que veamos más aplicaciones 3D a esta escala en los próximos años, sobre todo 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 sólo ofrece una ventaja estética, sino que, con la técnica adecuada, también puede rivalizar con las propiedades mecánicas de los métodos de fabricación tradicionales.
