据悉，在电厂利润正在受到电力批发价格低迷伤害之际，3D打印技术的最新发展为核电厂运营商降低成本提供了新的途径。世界经济论坛曾经将3D扫描和打印技术确认为2015年的十大顶尖新兴技术之一。实际上，早在今年6月份，GE日立核能（GEH）宣布启动了一项投资为200万美元的研究项目以研究使用3D打印技术为核电厂制造零部件，并希望能够藉此缩短零部件交货时间和成本。

除此之外，3D技术也越来越多地被用于核设施的工程和建筑领域。法国3D设计软件厂商达索系统2016年6月29日宣布他们将协助应用3D仿真和数据技术，以提高核工厂运营中的项目效率。

据英国核先进制造研究中心（AMRC）虚拟现实与仿真负责人Rab Scott称，更强大的计算机、计算机辅助设计（CAD）软件和电脑游戏产业加速了3D虚拟现实（VR）技术的发展。目前AMRC已经在研究如何将3D扫描激光与虚拟现实技术结合起来应用以评估核电工厂数据，这将可能实现异地设计和工作规划，从而节省时间并减少暴露于辐射中的可能性。

3D打印的优势

GEH的3D打印研究项目的经费是由美国能源部通过一项新的国家项目提供的，这个项目同样是在6月份公布的，当时美国能源部宣布将提供超过8000万美元以用于尖端核技术的研究。

GEH的项目将使用增材制造技术制造出零部件，然后再将其送到爱达荷国家实验室（IDL）经受核辐射，并将其与未经辐射的材料进行比照。

GEH发言人Hollyn Phelps称，传统制造业在制造复杂零件时往往需要很长的时间和大量的成本，而且由于使用的是减材的方式，经常整块的材料只能用到其中的一小部分，造成大量的浪费。

而3D打印技术不仅能够简化构建过程，也有助于减少在小批量制造中占据很大部分的模具成本，她说，而且对于一些比较独特的部件，新技术可以将制造时间缩短十倍。

据Phelps称，3D打印设备目前的构建空间还只有400毫米见方，不过一些性能增强部件，比如GEH的Defender先进碎片过滤器，就比较适合通过3D打印制造，此外还包括用于升级到沸水反应堆的射流泵防振解决方案这样的部件等。

而对于新的核电厂来说，3D打印技术也比较适用于像微动控制棒驱动（FMCRD）这样的部件。而且随着日后更大的3D打印设备出现，可以制造出更大的高品质、小批量元件，她说。

3D仿真在工程中的应用

领先的3D设计软件供应商达索系统正在与国际工程公司Assystem，将其3DEXPERIENCE平台植入到针对核电厂运营维护的工程项目中。作为达索系统的旗舰产品，3DEXPERIENCE平台可以将从工厂设计、工程开发、建设和运营等实际过程中获取的信息与知识实现虚拟集成。

通过这次合作，3DEXPERIENCE的能源与基础设施事业部将部署该平台，以为其针对核设施的工程项目打造一个新的信息系统，以支持其工程数据管理、配置管理、采购、项目管理和外包等活动。

据称，3DEXPERIENCE便于将所有数据都存储在一个中央资料库，即统一信息模型（UIM），然后运行多维模拟创建最佳工艺方案以提高安全、效率、盈利能力和可持续性。

达索系统副总裁Thomas Grand称，UIM能够促进员工之间的协作，并让决策者更好地了解整个工厂的状态。“今天，许多公司提供并实施先进的数字解决方案。这是很棒的，但我们需要小心的是不能再次创建数据孤岛，而我们的3DEXPERIENCE可以加入所有工厂信息，这些都是可视化的而且可以在所有领域之间分享。”他说。

Grand还说，核电行业的工程、采购和施工（EPC）公司们已经宣称由于使用3D技术而产生了时间和成本效益，其中包括在最初的工厂设计和工程阶段15%的运营效率的提升。此外，该技术还将图纸修改的次数减少了25%和的工程质量控制所需的时间减少了30%。

在达索系统提供的一个例子中，项目方在一个蒸汽发生器在运输中出现损坏时借助多维仿真减少了项目延误。

在这个例子中，项目方并没有登上几个月直到更换的蒸汽发生器来到之后再安装设备和密封反应堆的建筑，而是先密封建筑，再安装蒸汽发生器。

在这个过程中，3DEXPERIENCE平台使用起重、处理、重量、惯性和应力计算模拟了替代的安装过程，并显示了一种安全有效的替代方案是可能实现的。

UIM也可以帮助减少启动延迟，因为提供最新的数据流，比如最后一分钟的修改，有助于实现EPC公司与运营方更为平顺的准确数据交接，Grand说。