La stampa 3D accelera i progressi sulla fusione a Princeton
Prototipi ottimizzano l’assemblaggio e riducono i rischi per il nuovo esperimento di tokamak sferico del PPPL
Secondo il Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), la stampa 3D sta svolgendo un ruolo fondamentale nel progresso della ricerca sull’energia da fusione, semplificando le operazioni di assemblaggio e riducendo i rischi nell’ambito dell’upgrade del National Spherical Torus Experiment (NSTX-U). Gli ingegneri stanno utilizzando modelli 3D in scala reale per simulare passaggi complessi di assemblaggio, verificare l’adattamento dei componenti ed evitare ritardi costosi prima dell’arrivo delle parti reali.
Il cuore dell’NSTX-U è costituito da un potente insieme di magneti, composto da un magnete del campo toroidale (TF) e da una bobina di riscaldamento ohmico (OH). Il magnete TF trasporterà fino a 4 milioni di ampere per confinare il plasma surriscaldato, mentre la bobina OH genererà il campo elettrico necessario a riscaldarlo. Questo sistema è essenziale per testare se i tokamak sferici compatti possano offrire un percorso più efficiente verso l’energia da fusione.
Mentre il vero pacchetto TF-OH è in fase di costruzione presso Elytt Energy in Spagna, il team del PPPL ha realizzato una replica stampata in 3D alta 40 pollici da utilizzare come sostituto. “Se fosse un set di Hollywood e dipingessimo la stampa 3D del TF-OH di un altro colore, sembrerebbe esattamente la macchina reale”, ha dichiarato Tom Jernigan, Senior Project Manager.
Questo prototipo consente agli ingegneri di preassemblare 36 linee di raffreddamento ad acqua e altri componenti in anticipo. «L’uso di prototipi stampati in 3D è stato determinante per ridurre i rischi e accelerare il cronoprogramma», ha affermato Dave Micheletti, Project Director di NSTX-U. “Ci permette di confermare in modo positivo che i componenti si adatteranno tra loro, eliminando il rischio di dover intervenire nuovamente una volta avviato l’assemblaggio finale.”
Finora, il team ha prodotto oltre 50 componenti stampati in 3D, tra cui modelli di sbarre collettrici in rame e staffe di precisione. Questi sono stati utilizzati per verificare l’allineamento prima della produzione e installazione delle parti finali. Sono stati inoltre preassemblati 2.000 tasselli a contatto con il plasma, con tolleranze estremamente strette—un passaggio essenziale per resistere al calore estremo generato dalla fusione.
Presso Elytt Energy, i prototipi stampati in 3D hanno guidato la produzione del magnete TF, realizzato in quattro quadranti compattati. Questi verranno avvolti con la bobina OH e sigillati in un unico magnete solido attraverso un processo di impregnazione sottovuoto.
Quando il pacchetto finale TF-OH farà ritorno al PPPL, alla fine del 2025, verrà inserito nella camera a vuoto dell’NSTX-U, pronto a dare vita al nuovo esperimento di fusione di nuova generazione—con la stampa 3D, silenziosamente, dietro le quinte a far sì che tutto combaci alla perfezione.
