美国能源部橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory, ORNL）的一个研究团队近日获得2026年SME Aubin增材制造案例研究奖。该奖项由SME（国际制造工程师协会）在年度AM Awards上颁发，旨在表彰团队利用大型增材制造（LFAM）技术为先进核反应堆建造混凝土结构生产高精度复合模具的创新应用。评审团将该项目的技术严谨性、行业合作深度及国家影响力列为获奖的关键因素。

解决核能建设中的工期瓶颈

ORNL指出，核电站建设中的混凝土结构（包括辐射屏蔽部件）可能占整个项目进度风险的60%。该团队将LFAM技术应用于凯洛斯电力公司（Kairos Power）模块化反应堆项目的生物屏蔽柱和辐射屏蔽墙面板模具制造。部分屏蔽墙面板长度达8.2米，并采用复杂的互锁接头设计，以减少或消除板块之间的灌浆需求。模具依据数字计算机模型设计，分段打印，随后进行机加工和密封，使关键表面的公差控制在十六分之一英寸（约1.6毫米）以内。完成的模具能够承受高达3.7米湿混凝土的浇注压力。

“建造工作一直是先进反应堆的主要瓶颈，”ORNL复合材料创新组组长、项目负责人Ahmed Hassen表示，“我们证明了数字化制造可以在满足严格核标准的同时，将工期缩短数周。”

可复用模具大幅缩短制造周期

与传统钢制模具需要六到八周相比，该团队设计、打印并交付可复用模具仅用了约两周时间。这些模具完成了四个周期的生物屏蔽柱铸造和三个周期的屏蔽墙面板铸造，未出现可测量的质量损失。ORNL表示，核混凝土结构（包括辐射屏蔽部件）可能占核电站建设进度风险的60%。

迈向商业化应用

目前，ORNL的制造示范工厂（Manufacturing Demonstration Facility, MDF）团队正与一家美国大型预制件制造商进行洽谈，探讨更广泛地采用LFAM模具方案。Hassen指出：“这个项目表明，增材制造不仅仅是用于原型制造。它可以成为一个可靠、可重复的系统，用于建造对安全至关重要的核基础设施，从而增强国家的能源安全。”