近日，源自3DNatives的一篇报道揭示了增材制造技术在核工业关键环节——乏燃料运输容器减震器设计中的最新进展。这项由欧安诺联邦服务公司与北卡罗来纳大学夏洛特分校共同重启的研究，在时隔七年后取得了技术突破。

该研究的核心目标是重新设计用于运输乏核燃料容器的减震器。这类传统上由巴沙木、红木或铝材制成的大型部件，制造成本高昂，可能高达25万至100万美元。增材制造因其优化材料使用的潜力，被视为降低成本的天然选择。

然而，制造这种需要承受坠落、火灾和冲击等严苛测试的大型结构并非易事，它存在严格的尺寸、重量和温度限制。2019年研究启动时，3D打印机的构建体积曾是主要障碍，但如今这已不再构成重大挑战。

研究团队确定了两种适用于生产此类减震器的增材制造技术：熔融沉积成型和激光粉末床熔融。其中，使用尼康SLM Solutions的LPBF系统时，团队设计了一种由442个独立模块组成的结构，每个模块尺寸为25.4 × 25.4 × 50.8厘米。

而当使用FFF技术时，模块数量大幅减少至36个，每个模块尺寸为50.8 × 50.8 × 101.6厘米。这项进展证实了FFF/LPBF工艺用于大尺寸、高性能部件制造的可行性。

增材制造的关键优势之一在于能够调整部件内部填充图案的密度。这使得在减少材料用量的同时实现足够的能量吸收成为可能。研究团队测试了蜂窝结构和Gyroid螺旋二十四面体设计。

在Gyroid设计案例中，他们在保持所有方向上更高强度的同时，实现了高达80%的减重，并降低了整体密度。这突显了面向功能的设计在优化性能方面的核心优势。

在成本效益方面，研究团队估算，对于填充率为5%的FFF设计，节省成本可超过100万美元，展示了该技术强劲的商业化经济潜力。

尽管如此，研究也指出核级标准的缺失是当前产业化的重要壁垒。关于3D打印设备在核能应用中的性能和可靠性，仍需进一步验证。但可以预见，核工业等严苛监管的高端制造业正成为增材制造的下一个重要应用领域。