L’université du Maine s’appuie sur la FA grand format pour accélérer la production d’un réacteur nucléaire

L’université du Maine démontre que l’impression 3D à grande échelle est en passe de devenir l’un des outils les plus révolutionnaires dans le domaine du développement des infrastructures modernes. Lorsque la société californienne Kairos Power a décidé de construire son réacteur nucléaire expérimental Hermes dans le Tennessee, elle s’est heurtée à un problème bien connu dans le domaine de la construction nucléaire : les méthodes traditionnelles étaient trop lentes, trop rigides et trop coûteuses pour respecter son calendrier. La solution est venue du Centre des structures et composites avancés de l’UMaine, qui abrite l’une des plus grandes imprimantes 3D polymère au monde.

La conception du réacteur nécessitait d’énormes coffrages en béton suivant une courbe sinusoïdale précise. Chaque section de mur mesure 0,9 mètre d’épaisseur et 8 mètres de hauteur, ce qui exige une précision millimétrique. Les approches précédentes auraient nécessité un usinage complexe et de longs cycles de fabrication. Au lieu de cela, les chercheurs de l’UMaine ont utilisé leur imprimante 3D polymère pour fabriquer les coffrages les plus longs jamais produits par le centre, imprimés sur mesure à partir de modèles numériques et façonnés pour s’aligner exactement sur la géométrie du réacteur de Kairos Power.

Une fois imprimées, les structures ont été usinées avec précision et inspectées par les spécialistes en métrologie de l’Université du Maine. Chaque courbe et chaque surface inclinée ont été scannées et comparées au plan numérique. Selon Susan MacKay, responsable des matériaux durables chez ASCC, le projet ne laissait aucune place à l’erreur. Elle a souligné que l’équipe avait atteint une précision de niveau commercial dans des délais très courts, qualifiant cela d’étape importante pour un centre universitaire fonctionnant au rythme de l’industrie.

Ce partenariat a abouti à la mise au point d’un système de moulage hybride qui a considérablement réduit les coûts et accéléré l’ensemble du processus de construction. En remplaçant la fabrication traditionnelle par la fabrication additive, l’équipe a raccourci les cycles de production sans compromettre la qualité, permettant ainsi à Kairos Power de respecter le calendrier de construction de son réacteur. Cette approche a également permis de réduire le gaspillage de matériaux et de créer un processus reproductible qui pourra être utilisé pour de futurs projets de réacteurs.

Ce travail s’inscrit dans le cadre de l’Alliance pour les matériaux spécialisés et la fabrication de technologies résilientes, également connue sous le nom de SM²ART, une collaboration entre l’UMaine et le laboratoire national d’Oak Ridge du département américain de l’Énergie. Ryan Dehoff, directeur du centre de démonstration de fabrication du département américain de l’Énergie, a déclaré que ce projet montre comment les universités et les laboratoires nationaux peuvent donner à l’industrie un accès direct aux outils et à l’expertise de pointe indispensables à la prochaine génération d’infrastructures énergétiques.

Au-delà des composants physiques, les chercheurs de l’UMaine font également progresser l’assurance numérique grâce au Material Process Property Warehouse. Ce système assisté par l’IA suit chaque étape du processus de fabrication additive, créant ainsi un fil numérique complet qui permet aux composants d’être certifiés dès leur création. Cette approche vise à réduire les retards réglementaires et à améliorer la fiabilité dans des secteurs tels que l’énergie nucléaire et la défense.

Alors que l’industrie nucléaire cherche des moyens de construire des réacteurs plus sûrs, plus rapides et plus abordables, le travail de l’UMaine avec Kairos Power offre un modèle de la manière dont l’impression 3D grand format peut transformer la construction lourde. Avec le projet Hermes en cours, l’UMaine a démontré que la fabrication additive n’est plus une possibilité future pour les infrastructures nucléaires. Elle est déjà utilisée sur les chantiers.

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*Crédits de toutes les photos : University of Maine / UMaine Advanced Structures and Composites Center