據(jù)悉，在電廠利潤(rùn)正在受到電力批發(fā)價(jià)格低迷傷害之際，3D打印技術(shù)的最新發(fā)展為核電廠運(yùn)營(yíng)商降低成本提供了新的途徑。世界經(jīng)濟(jì)論壇曾經(jīng)將3D掃描和打印技術(shù)確認(rèn)為2015年的十大頂尖新興技術(shù)之一。實(shí)際上，早在今年6月份，GE日立核能（GEH）宣布啟動(dòng)了一項(xiàng)投資為200萬美元的研究項(xiàng)目以研究使用3D打印技術(shù)為核電廠制造零部件，并希望能夠藉此縮短零部件交貨時(shí)間和成本。

除此之外，3D技術(shù)也越來越多地被用于核設(shè)施的工程和建筑領(lǐng)域。法國(guó)3D設(shè)計(jì)軟件廠商達(dá)索系統(tǒng)2016年6月29日宣布他們將協(xié)助應(yīng)用3D仿真和數(shù)據(jù)技術(shù)，以提高核工廠運(yùn)營(yíng)中的項(xiàng)目效率。

據(jù)英國(guó)核先進(jìn)制造研究中心（AMRC）虛擬現(xiàn)實(shí)與仿真負(fù)責(zé)人Rab Scott稱，更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件和電腦游戲產(chǎn)業(yè)加速了3D虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)的發(fā)展。目前AMRC已經(jīng)在研究如何將3D掃描激光與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用以評(píng)估核電工廠數(shù)據(jù)，這將可能實(shí)現(xiàn)異地設(shè)計(jì)和工作規(guī)劃，從而節(jié)省時(shí)間并減少暴露于輻射中的可能性。

3D打印的優(yōu)勢(shì)

GEH的3D打印研究項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)是由美國(guó)能源部通過一項(xiàng)新的國(guó)家項(xiàng)目提供的，這個(gè)項(xiàng)目同樣是在6月份公布的，當(dāng)時(shí)美國(guó)能源部宣布將提供超過8000萬美元以用于尖端核技術(shù)的研究。

GEH的項(xiàng)目將使用增材制造技術(shù)制造出零部件，然后再將其送到愛達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（IDL）經(jīng)受核輻射，并將其與未經(jīng)輻射的材料進(jìn)行比照。

GEH發(fā)言人Hollyn Phelps稱，傳統(tǒng)制造業(yè)在制造復(fù)雜零件時(shí)往往需要很長(zhǎng)的時(shí)間和大量的成本，而且由于使用的是減材的方式，經(jīng)常整塊的材料只能用到其中的一小部分，造成大量的浪費(fèi)。

而3D打印技術(shù)不僅能夠簡(jiǎn)化構(gòu)建過程，也有助于減少在小批量制造中占據(jù)很大部分的模具成本，她說，而且對(duì)于一些比較獨(dú)特的部件，新技術(shù)可以將制造時(shí)間縮短十倍。

據(jù)Phelps稱，3D打印設(shè)備目前的構(gòu)建空間還只有400毫米見方，不過一些性能增強(qiáng)部件，比如GEH的Defender先進(jìn)碎片過濾器，就比較適合通過3D打印制造，此外還包括用于升級(jí)到沸水反應(yīng)堆的射流泵防振解決方案這樣的部件等。

而對(duì)于新的核電廠來說，3D打印技術(shù)也比較適用于像微動(dòng)控制棒驅(qū)動(dòng)（FMCRD）這樣的部件。而且隨著日后更大的3D打印設(shè)備出現(xiàn)，可以制造出更大的高品質(zhì)、小批量元件，她說。

3D仿真在工程中的應(yīng)用

領(lǐng)先的3D設(shè)計(jì)軟件供應(yīng)商達(dá)索系統(tǒng)正在與國(guó)際工程公司Assystem，將其3DEXPERIENCE平臺(tái)植入到針對(duì)核電廠運(yùn)營(yíng)維護(hù)的工程項(xiàng)目中。作為達(dá)索系統(tǒng)的旗艦產(chǎn)品，3DEXPERIENCE平臺(tái)可以將從工廠設(shè)計(jì)、工程開發(fā)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)等實(shí)際過程中獲取的信息與知識(shí)實(shí)現(xiàn)虛擬集成。

通過這次合作，3DEXPERIENCE的能源與基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部將部署該平臺(tái)，以為其針對(duì)核設(shè)施的工程項(xiàng)目打造一個(gè)新的信息系統(tǒng)，以支持其工程數(shù)據(jù)管理、配置管理、采購(gòu)、項(xiàng)目管理和外包等活動(dòng)。

據(jù)稱，3DEXPERIENCE便于將所有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在一個(gè)中央資料庫(kù)，即統(tǒng)一信息模型（UIM），然后運(yùn)行多維模擬創(chuàng)建最佳工藝方案以提高安全、效率、盈利能力和可持續(xù)性。

達(dá)索系統(tǒng)副總裁Thomas Grand稱，UIM能夠促進(jìn)員工之間的協(xié)作，并讓決策者更好地了解整個(gè)工廠的狀態(tài)。“今天，許多公司提供并實(shí)施先進(jìn)的數(shù)字解決方案。這是很棒的，但我們需要小心的是不能再次創(chuàng)建數(shù)據(jù)孤島，而我們的3DEXPERIENCE可以加入所有工廠信息，這些都是可視化的而且可以在所有領(lǐng)域之間分享。”他說。

Grand還說，核電行業(yè)的工程、采購(gòu)和施工（EPC）公司們已經(jīng)宣稱由于使用3D技術(shù)而產(chǎn)生了時(shí)間和成本效益，其中包括在最初的工廠設(shè)計(jì)和工程階段15%的運(yùn)營(yíng)效率的提升。此外，該技術(shù)還將圖紙修改的次數(shù)減少了25%和的工程質(zhì)量控制所需的時(shí)間減少了30%。

在達(dá)索系統(tǒng)提供的一個(gè)例子中，項(xiàng)目方在一個(gè)蒸汽發(fā)生器在運(yùn)輸中出現(xiàn)損壞時(shí)借助多維仿真減少了項(xiàng)目延誤。

在這個(gè)例子中，項(xiàng)目方并沒有登上幾個(gè)月直到更換的蒸汽發(fā)生器來到之后再安裝設(shè)備和密封反應(yīng)堆的建筑，而是先密封建筑，再安裝蒸汽發(fā)生器。

在這個(gè)過程中，3DEXPERIENCE平臺(tái)使用起重、處理、重量、慣性和應(yīng)力計(jì)算模擬了替代的安裝過程，并顯示了一種安全有效的替代方案是可能實(shí)現(xiàn)的。

UIM也可以幫助減少啟動(dòng)延遲，因?yàn)樘峁┳钚碌臄?shù)據(jù)流，比如最后一分鐘的修改，有助于實(shí)現(xiàn)EPC公司與運(yùn)營(yíng)方更為平順的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)交接，Grand說。