De acordo com o Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL), a impressão 3D está desempenhando um papel fundamental no avanço da pesquisa em energia de fusão, simplificando a montagem e reduzindo os riscos na modernização do Experimento Nacional do Toro Esférico (NSTX-U). Engenheiros estão usando modelos impressos em 3D em escala real para simular etapas complexas de montagem, verificar o encaixe dos componentes e evitar atrasos dispendiosos antes da chegada das peças reais.
O núcleo do NSTX-U é um poderoso feixe magnético composto por um ímã de campo toroidal (TF) e uma bobina de aquecimento ôhmico (OH). O ímã de TF transportará até 4 milhões de amperes para confinar o plasma superaquecido, enquanto a bobina de OH gera o campo elétrico que o aquece. Este sistema é essencial para testar se tokamaks esféricos compactos podem oferecer um caminho mais eficiente para a energia de fusão.
Enquanto o pacote TF-OH real está sendo construído na Elytt Energy, na Espanha, a equipe do PPPL produziu uma réplica impressa em 3D de 1 metro de altura para servir como substituta. ” Se fosse um cenário de Hollywood e você pintasse a impressão 3D do TF-OH com uma cor diferente, ela ficaria igual à máquina”, disse Tom Jernigan, Gerente Sênior de Projetos.
Este protótipo permite que os engenheiros pré-instalem 36 linhas de água de resfriamento e outros componentes com antecedência. “O uso de protótipos impressos em 3D foi fundamental para reduzir riscos e acelerar o cronograma”, disse Dave Micheletti, Diretor de Projetos da NSTX-U. “Isso nos permite confirmar com segurança que os componentes se encaixarão e elimina o risco de retrabalho após o início da montagem final.”
Até o momento, a equipe fabricou mais de 50 componentes impressos em 3D, incluindo modelos de barras de cobre e suportes de precisão. Esses componentes foram usados para confirmar o alinhamento antes da produção e instalação das peças reais. Eles também pré-instalaram 2.000 placas de revestimento de plasma com tolerâncias extremamente rigorosas — uma etapa essencial para suportar o intenso calor da fusão.
Na Elytt Energy, protótipos impressos em 3D guiaram a fabricação do ímã TF, que está sendo construído em quatro quadrantes compactados. Estes serão envolvidos pela bobina OH e selados em um ímã sólido por meio de impregnação a vácuo.
Quando o pacote final TF-OH retornar ao PPPL no final de 2025, ele será inserido no recipiente de vácuo NSTX-U, pronto para dar vida a esse experimento de fusão de última geração — com impressão 3D discreta nos bastidores, fazendo tudo se encaixar. Para saber mais sobre o projeto acesse o site.
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