普林斯頓科學(xué)家3D打印核反應(yīng)堆零部件

        作為普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室（PPPL）的科學(xué)家， Bob Ellis時(shí)不時(shí)地就會(huì)接到類似韓國超級計(jì)算托卡馬克先進(jìn)研究（KSTAR）機(jī)構(gòu)的電話。這一次，對方的需求是一個(gè)水冷固定反射鏡，該反射鏡需要經(jīng)受住長達(dá)5分鐘的強(qiáng)熱沖擊，以便微波發(fā)射器能夠定向發(fā)射微波束，通過加熱等離子體點(diǎn)燃核聚變反應(yīng)。

        而這種東西正是所Ellis擅長的。

        Ellis為他的鏡子設(shè)計(jì)3D打印塑料原型。

        Ellis曾經(jīng)制造過一些不使用冷卻液的反射鏡，以用在時(shí)間更短的實(shí)驗(yàn)里。這些經(jīng)歷使他相信，3D打印將是制造這種新型零部件的最好辦法。不過使用3D打印制作金屬零部件對于Ellis來說，也是一個(gè)新事物。PPPL機(jī)械工程事業(yè)部的負(fù)責(zé)人Phil Heitzenroeder解釋他們?yōu)槭裁匆�使用金�?D打印技術(shù)，以前他們從來沒有使用過這種技術(shù)：
       
        “金屬大約是在5年前進(jìn)入3D打印領(lǐng)域的，那個(gè)時(shí)候還很新奇，而如今應(yīng)用得已經(jīng)很普遍了�！�

        在這個(gè)案例中，對于大多數(shù)人而言，制造一個(gè)水冷鏡子去加熱等離子體以啟動(dòng)核聚變反應(yīng)可能感覺十分遙遠(yuǎn)。但無論如何，3D打印這種不需要太多的其他處理，一次性生成完整部件的能力是制造這種高應(yīng)力金屬部件的理想方法。

        讓我們看看這個(gè)高科技的鏡子是如何3D打印出來的吧！首先通過軟件為這個(gè)鞋盒大小的系統(tǒng)構(gòu)建出CAD-CAM模型。該模型隨后被送往Imperial Machine and Tool公司進(jìn)行3D打印，使用的是不銹鋼和銅作為原料。這家擁有70年歷史的加工企除了傳統(tǒng)的金屬加工設(shè)備還添加了幾臺(tái)增材制造（即3D打印）設(shè)備。 該公司總裁Christian Joest報(bào)告稱，這塊水冷式反射鏡從機(jī)器加原料開始，到打印完成總共花了約20個(gè)小時(shí)。

        這種特殊的零部件特別適合使用3D打印技術(shù)，否則就必須分成不同的部分分別制造，然后再組裝起來。其組裝的結(jié)合部有可能形成潛在的缺陷，而且為了形成冷卻通道還需要在組裝前進(jìn)行鉆孔。而使用3D打印就不需要這些麻煩事。

        KSTAR拿到水冷式反射鏡十分滿意，所以他們又找Ellis再設(shè)計(jì)一個(gè)可以由計(jì)算機(jī)控制的反射鏡，以便將微波束導(dǎo)流到加熱等離子體的特定區(qū)域。