商傳媒｜責任編輯／綜合外電報導
美國能源部旗下的橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory），近日與 A.J. Tuck Company 合作，開發出一種結合 3D 列印與電鑄（一種透過電化學沉積金屬的製造技術）的混合式核能製造工藝，旨在生產複雜的熱均壓 (HIP) 罐體。這項新技術有望簡化先進核子反應爐關鍵零組件的製造，並強化美國本土的核能製造能力。
這些密封的金屬罐體，通常用於在高溫高壓下，將金屬粉末加工成高性能零件。然而，傳統的大型金屬零組件製造仰賴大量的工業基礎設施、多個加工階段及漫長的生產週期，且全球大部分產能集中在美國境外，這對戰略能源技術構成潛在供應鏈風險。目前核電供應美國約五分之一的電力，但大型鑄鍛造能力的限制是國內製造的一大瓶頸。
橡樹嶺國家實驗室此次開發的混合製程，旨在解決這些限制。該方法首先透過 3D 列印技術，製作一個聚合材質的臨時模具。隨後，將此模具浸入電解液中，透過電鑄將鎳逐漸沉積其表面，形成一個厚度約 2 至 3 毫米、緻密且均勻的金屬外殼。待金屬殼達到所需厚度後，取出聚合模具，即可得到中空金屬結構。接著，將金屬粉末填充至空腔中，密封後置入熱均壓系統，在高溫高壓下使粉末固結成緻密的固體零件。
這項技術的優勢在於能製造出接近最終形狀的零件，並減少傳統製造與組裝步驟。使用聚合材質作為 3D 列印模具，能降低金屬積層製造中常見的熱變形與材料應力風險，同時減少設備與材料需求，並加快設計修改。與傳統金屬積層製造相比，所需後處理也較少，有助縮短專用組件的開發週期。此外，研究團隊也將熱均壓製程的進料口直接整合至電鑄結構中，消除了焊接獨立管件的需要，避免了高壓處理時的潛在失效點。
在初步測試中，研究團隊成功生產了五個直徑約 10 公分、高約 15 公分的圓柱形熱均壓罐體，所有罐體均通過洩漏測試。目前，該團隊正邁向更複雜的幾何形狀，包括核能系統相關的葉輪或閥門。若此方法能成功擴大應用，有望為核能製造商提供更快速、更靈活的專業組件生產途徑，降低對受限傳統製造供應鏈的依賴。橡樹嶺國家實驗室已為這項創新技術申請臨時專利並提交發明揭露。
