- Das Oak Ridge National Laboratory treibt fortschrittliche Fertigungstechniken zur Behebung von Lieferkettenproblemen voran.
- Die US-amerikanische Industrie steht vor betrieblichen Hindernissen, wobei unregelmäßige Lieferketten und Arbeitskräftemangel die Infrastruktur beeinträchtigen.
- Das Ziel von M2IND ist es, Hindernisse für fortschrittliche Technologien zu beseitigen und die Umsetzung in der Praxis zu beschleunigen.
- ORNL arbeitet mit dem Idaho National Laboratory zusammen, um digitale Zertifizierungsmethoden zu standardisieren und die Zertifizierung von Komponenten zu beschleunigen.
Das Oak Ridge National Laboratory (ORNL) und seine Industriepartner setzen fortschrittliche Fertigungstechniken ein, wie zum Beispiel den großformatigen 3D-Druck und KI-gesteuerte Automatisierung, um die Probleme der US-amerikanischen Industriekette zu beheben. In einer hochmodernen Einrichtung in Tennessee beispielsweise montiert ein Roboter mit drei Armen namens Medusa einen drei mal fünf Fuß großen nuklearen Druckbehälter, indem er geschmolzenen Stahl führt. In der Nähe befindet sich ein großes Modell eines 12-Fuß-Schockdämpfers, der aus starkem Kunststoff statt aus traditionellem Holz gefertigt ist. Dies sind Praxistests für die Zukunft der US-amerikanischen Industrie.
Die US-amerikanische Industrie steht vor erheblichen betrieblichen Hindernissen, die aus unregelmäßigen Lieferketten und einem Mangel an qualifizierten Arbeitskräften resultieren und zu extremen Verzögerungen in Bereichen wie Wasser- und Energieversorgung führen. Die Zeit, um wichtige maßgefertigte Komponenten zu erhalten, kann jetzt mehr als zehn Jahre betragen.
Ziel des M2IND-Treffens
Mehr als 350 Führungskräfte versammelten sich im ORNL, um den Innovations-Tag für Materialien und Fertigung (M2IND) zu besuchen. Sie diskutierten über Methoden zur Beschleunigung der Einführung fortschrittlicher Fertigungstechniken. Das Ziel von M2IND ist einfach, aber ehrgeizig: Beseitigung der administrativen und technischen Hindernisse, die den Fortschritt fortschrittlicher Technologien verlangsamen, und Umwandlung der Labor-Durchbrüche in die Praxis, bevor die Zeit abläuft. Ryan Dehoff, Direktor des Manufacturing Demonstration Facility (MDF), sagte: "Wir wollen sicherstellen, dass wir die Meinung der Industrie einholen, um unsere Forschung zu leiten und sicherzustellen, dass die Arbeit des Oak Ridge und der MDF für US-amerikanische Hersteller von Wert ist und die Lieferketten berücksichtigt, die für die Kommerzialisierung neuer Technologien erforderlich sind."
Die Veranstaltung präsentierte zwei große 3D-gedruckte nukleare Strukturen. Forscher arbeiteten mit der University of Maine zusammen, um ein Modell eines Stoßdämpfers aus glasfaserverstärktem Polymer zu drucken. Diese große Komponente schützt die Behälter für verbrauchte nukleare Brennelemente während des Transports und ersetzt das traditionelle Holzdesign. Wissenschaftler haben auch mit einem dreiarmigen Robotersystem einen Stahl-Druckbehälter mit komplexer Kuppelgeometrie gedruckt. Dieses Projekt zeigt, wie die additive Fertigung große Metallteile herstellen kann, die normalerweise Produktionsprobleme haben. Standardreaktordruckbehälter verwenden große Schmiedeteile und Schweißnähte, stehen aber vor schwerwiegenden Einschränkungen bei der inländischen Kapazität.
Dieser 3D-gedruckte Behälter dient als Fallstudie, um zu bewerten, ob die additive Fertigung eine praktikable Alternative ist.
Bedarf an resilienten Lieferketten
Die Teilnehmer betonten den dringenden Bedarf an resilienten Lieferketten, alternativen Materialien und einer schnelleren Teilezertifizierung. Sie forderten auch die Verbindung von Fertigung mit künstlicher Intelligenz, Robotik und digitaler Technik. Neue Partnerschaften entstehen schnell, um die Laborforschung in praktische Werkzeuge für Hersteller umzuwandeln. Vertreter von vier Energieministeriumsbüros und Verteidigungsbeamte nahmen gemeinsam mit Führungskräften aus dem Bereich Fertigung und Technik an der Veranstaltung teil. Die Teilnehmer identifizierten gemeinsam mehrere Schlüsselhindernisse, denen sich die US-amerikanische Industrie gegenübersieht, darunter die begrenzte lokale Kapazität für große Metallteile und lange Lieferzeiten für Komponenten.
ORNL hat entscheidende Industriepartnerschaften gebildet, um die Forschung in die praktische Anwendung in Fabriken zu bringen.
Wie jedoch die Forumsteilnehmer immer wieder betonten, ist das Drucken eines Teils nur die halbe Schlacht. Der Prozess der Zertifizierung für den realen Einsatz verliert oft an Schwung. Um diese Lücke zu schließen, kündigte ORNL eine gemeinsame Forschung mit dem Idaho National Laboratory an, die darauf abzielt, die digitalen Zertifizierungsmethoden verschiedener Einrichtungen zu standardisieren. Die Forscher hoffen, den Regulierungsbehörden die benötigten Daten zu liefern, um 3D-gedruckte nukleare und energetische Komponenten in Monaten statt in Jahren zu zertifizieren. Sie planen, dies durch den Einsatz von Echtzeitsensoren, maschinellem Lernen und Defektverfolgungsalgorithmen im Bauprozess zu erreichen.
Die neuen Partnerschaften mit Energiegiganten wie SLB und Kairos Power zeigen eine klare Richtung nach vorne. Die USA sind bestrebt, ihre inländische Fertigungsinfrastruktur wiederaufzubauen, beginnend mit der Laborarbeit.
Die wichtigsten Herausforderungen beim Wiederaufbau der US-Industrie
Die US-Industrie steht vor erheblichen Herausforderungen in der Lieferkette, die sich nicht nur auf die betriebliche Effizienz der Fertigung, sondern auch auf Verzögerungen im Infrastrukturaufbau auswirken. Die Bemühungen des Oak Ridge National Laboratory, insbesondere durch fortschrittliche Fertigungstechniken wie den 3D-Druck, zeigen das Potenzial für eine Transformation. Gleichzeitig unterstreicht der Fokus auf den Bedarf an alternativen Materialien und einer schnelleren Teilezertifizierung die Verwundbarkeit der aktuellen Industrielandschaft. Durch den Aufbau entscheidender Industriepartnerschaften hoffen ORNL und seine Partner, diese Transformation zu beschleunigen und damit die Fertigungskapazitäten und die Wettbewerbsfähigkeit der USA zu stärken.