輻射防護的3D打印革新，Raise3D助力加拿大Bruce Power斬獲核能領域TIP大獎

在2024年美國核能研究所（NEI）大會上，加拿大知名核電企業(yè) Bruce Power 憑借在輻射防護創(chuàng)新項目中的突出表現(xiàn)，榮獲“最佳創(chuàng)新實踐獎”（Top Innovative Practice Award）。

該項目基于 Raise3D Pro3 系列工業(yè)級3D打印機以及金屬粉末（如鎢）與高分子復合材料的擠出成型，成功構(gòu)建了兼具中子與γ射線屏蔽能力和耐輻射老化特性的多級防護結(jié)構(gòu)，標志著增材制造在核能安全防護領域邁出了關(guān)鍵性一步。

Bruce Power 是全球領先的電力公司，位于加拿大安大略省布魯斯縣。自2001年成立以來，Bruce Power 不僅為安大略省提供了30%以上的清潔電力，還在全球范圍內(nèi)擔任重要的抗癌同位素生產(chǎn)供應商。公司始終致力于提升輻射安全性和生產(chǎn)效率，持續(xù)探索通過創(chuàng)新技術(shù)優(yōu)化核電站的運行質(zhì)量，并提升員工的安全防護。

項目挑戰(zhàn)：輻射屏蔽定制化難題
在核電站運行環(huán)境中，部分設備如閥門、控制單元和監(jiān)控裝置所處區(qū)域存在復雜且高強度的輻射環(huán)境。為此，Bruce Power 工程團隊計劃加速定制輻射防護部件，啟動了基于3D打印的輻射防護部件創(chuàng)新項目。為此，他們對 3D打印設備提出了多項苛刻選型標準：

• 復雜結(jié)構(gòu)高效成型：能精確打印閥門體、攝像支架、彎管等多級流道與復雜幾何結(jié)構(gòu)件，確保部件與設備“零縫隙”貼合。
• 交付周期緊迫：需在極短時間內(nèi)完成從設計、打印到現(xiàn)場安裝的全流程，確保防護部件可迅速部署至輻射熱點區(qū)域，保障關(guān)鍵設備安全運行；
• 鎢基復合材料兼容：穩(wěn)定支持鎢粉–高分子復合線材的擠出成型，在高負荷打印條件下仍保持出色的尺寸精度與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，確保屏蔽件的耐輻照老化特性。
• 辦公級部署：設備占地不大于普通復印機，無需專用通風/排氣，可安置于實驗室、控制中心等室內(nèi)環(huán)境。

從難題到突破：Raise3D 全流程數(shù)字化解決方案
Bruce Power 來到 Raise3D 加拿大授權(quán)代理商 Shop3D.ca 進行實地考察，憑借 Shop3D.ca 在316L不銹鋼–粘結(jié)劑復合材料打印領域的豐富經(jīng)驗，他們最終選定 Raise3D Pro3 系列3D打印機作為核心生產(chǎn)設備，并構(gòu)建了一套涵蓋設計、打印、裝配與質(zhì)量追蹤的全流程數(shù)字化制造體系。

• 48小時內(nèi)交付定制部件：通過 Raise3D Pro3 系列打印機，Bruce Power 能夠在收到3D模型文件后，立即啟動打印任務，并在48小時內(nèi)完成定制部件的現(xiàn)場交付與安裝。相比傳統(tǒng)金屬加工方式，大幅提升了工作效率，同時節(jié)省了模具和人工成本。

• 兼具高效防護與材料穩(wěn)定性：采用鎢粉-高分子復合絲材的擠出成型，結(jié)合 Raise3D Pro3 設備的高精度擠出系統(tǒng)，實現(xiàn)中子與γ射線的高效屏蔽，并具備良好的耐輻射老化性能。利用 Pro3 打印系統(tǒng)構(gòu)建出的多級結(jié)構(gòu)屏蔽層，能精準適配設備內(nèi)部復雜流道，增強整體防護效果與系統(tǒng)集成度。

△圖：Bruce Power 打印完成的部件現(xiàn)場實拍

• 工業(yè)級可靠性驗證：針對嚴苛的工業(yè)化生產(chǎn)要求，Raise3D Pro3 系列具備出色的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與打印精度，搭配增強型Z軸、全金屬框架與高耐磨噴嘴，能精確構(gòu)建如閥門支架、彎管組件、攝像裝置等復雜部件，保證成品的一致性與長期耐用性。

• 支持大尺寸構(gòu)建和批量化生產(chǎn)：Bruce Power 所需定制部件多數(shù)重量高達 13.6 kg，對打印空間和熱穩(wěn)定性提出更高要求。Pro3 系列憑借高達 300 × 300 × 605 mm 的構(gòu)建體積，有效支持大型部件一體成型與多批次復制，確保多機部署、一致交付。

• 綠色環(huán)保，辦公環(huán)境友好：Pro3 系列運行安靜、無須特殊安裝條件，可直接部署于實驗室或辦公室等場所。其打印過程無有害排放、無耗材浪費，全面契合 Bruce Power 對綠色低碳與可持續(xù)運營的要求。

• 遠程管理與數(shù)字協(xié)同：利用 Raise3D 切片軟件 ideaMaker® 和云平臺RaiseCloud，Bruce Power 實現(xiàn)了多臺設備的遠程管理、24小時不間斷生產(chǎn)、系統(tǒng)支持任務排程、進度監(jiān)控與數(shù)據(jù)實時同步，為大規(guī)模項目提供數(shù)字化管理保障。

技術(shù)落地成果：從概念驗證到全面部署
據(jù) Bruce Power 核能首席官兼執(zhí)行副總裁Chris Mudrick表示：“從概念到原型開發(fā)，我們僅用了30天；而到全面部署，僅花了90天時間。這一項目不僅顯著提升了防護部件的響應速度與適配性，更為核能行業(yè)樹立了數(shù)字制造在輻射防護領域的全新標桿?！?br />
通過 Raise3D 技術(shù)平臺，Bruce Power 成功建立了可復制、可擴展、可標準化的輻射防護件生產(chǎn)機制，滿足了高安全、高強度、快交付的核設施應用場景，并獲得TIP大獎的高度認可。

Raise3D 將繼續(xù)為電力、醫(yī)療等高端制造領域，提供更具可靠性與靈活性的3D打印解決方案，助力企業(yè)突破技術(shù)瓶頸，推動行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

*該案例由 Raise3D 在加拿大的經(jīng)銷商  Shop3D.ca 分享。