Immagine copertina generata con l’intelligenza artificiale
La stampa 3D potrebbe accelerare la costruzione delle infrastrutture nucleari, riducendo da circa sei mesi a due settimane il tempo necessario per produrre particolari stampi destinati alle strutture in cemento. È il risultato del progetto sviluppato dall’Oak Ridge National Laboratory (ORNL) insieme a partner industriali e accademici, con l’obiettivo di rendere più rapida e precisa la realizzazione di componenti complessi per i reattori avanzati. La tecnologia è stata sperimentata nel campus di Kairos Power in Tennessee, dove è in costruzione il reattore dimostrativo Hermes.
Le potenzialità delle forme composite stampate in 3D
Il progetto, denominato Advanced Composite Formwork for Accelerated High-Precision Nuclear Infrastructure, combina stampa 3D su larga scala e lavorazioni meccaniche di precisione. L’obiettivo è produrre forme riutilizzabili per modellare il calcestruzzo impiegato nelle infrastrutture nucleari, superando alcuni limiti degli stampi tradizionali in acciaio.
Queste strutture servono a contenere il cemento fresco fino al suo indurimento. Negli impianti nucleari devono però soddisfare requisiti particolarmente rigorosi, soprattutto quando occorre realizzare geometrie complesse, rispettare tolleranze dimensionali ridotte e resistere alla pressione esercitata dal calcestruzzo.
Per rispondere a queste esigenze, il gruppo di ricerca ha sviluppato forme composite rinforzate con fibre, adatte anche a configurazioni difficili da ottenere con gli stampi metallici convenzionali. Tra le applicazioni figurano giunzioni a incastro progettate per assemblare pannelli di schermatura dalle radiazioni senza ricorrere alla malta.
Riduzione dei tempi di costruzione e produzione
Secondo l’ORNL, le nuove forme possono essere progettate, stampate in 3D e consegnate in circa due settimane, contro i sei mesi richiesti dagli stampi tradizionali in acciaio. La differenza riguarda quindi soprattutto i tempi di preparazione degli strumenti necessari per realizzare specifiche strutture in cemento.
La precisione dichiarata raggiunge un sedicesimo di pollice sulle superfici critiche, mantenendo la resistenza necessaria a sopportare la pressione del calcestruzzo durante il getto. La produzione digitale consente inoltre di modificare più rapidamente il progetto, senza dover attendere la fabbricazione di nuovi stampi metallici.
È importante distinguere questo risultato da una riduzione già dimostrata dei tempi complessivi di costruzione di un reattore: l’accelerazione riguarda direttamente la produzione degli stampi specializzati, che rappresenta uno dei possibili ostacoli nei cantieri nucleari.
Le dimostrazioni nel campus di Kairos Power
La tecnologia è stata testata attraverso una dimostrazione denominata Janus, dedicata a una struttura di schermatura in cemento realizzata sul posto presso il campus di Kairos Power a Oak Ridge, in Tennessee. Ogni sezione della struttura misura circa 10 piedi per 10 piedi; tre sezioni sono state sovrapposte per formare una colonna.
Gli stampi sperimentati rappresentano un precedente per quelli che Kairos Power e il partner costruttivo Barnard Construction intendono utilizzare in alcune parti dell’edificio destinato al reattore Hermes. Barnard ha contribuito anche alla fase di implementazione, fornendo indicazioni operative che hanno permesso di adeguare il progetto alle esigenze del cantiere e migliorare le modalità di installazione.
La dimostrazione conferma l’applicabilità del metodo a specifiche strutture in cemento, ma non significa che l’intero impianto Hermes venga costruito utilizzando stampi stampati in 3D.
La collaborazione tra ricerca e industria
All’iniziativa hanno partecipato il Manufacturing Demonstration Facility dell’ORNL, l’Advanced Materials and Manufacturing Technologies Office del Dipartimento dell’Energia statunitense, Kairos Power, l’Advanced Structures and Composites Center dell’Università del Maine e Barnard Construction. Il gruppo comprende anche Airtech Advanced Materials Group, JuggerBot 3D, Additive Engineering Solutions, Haddy e Tru-Design.
Il progetto ha ricevuto il CAMX Combined Strength Award 2026, riconoscimento che valorizza il contributo congiunto delle competenze nei materiali, nella produzione additiva, nelle lavorazioni meccaniche e nell’edilizia. Secondo Ahmed Arabi Hassen, responsabile del gruppo Composites Innovation dell’ORNL, accelerare la diffusione del nucleare avanzato richiede di ripensare non soltanto la progettazione dei reattori, ma anche i metodi con cui vengono costruiti.
Le implicazioni per i futuri progetti nucleari
La riduzione dei tempi di fabbricazione potrebbe rendere più flessibile l’organizzazione dei cantieri e contribuire a eliminare alcuni colli di bottiglia nella realizzazione delle infrastrutture nucleari. La possibilità di produrre stampi su misura in tempi più brevi offre inoltre maggiore libertà nell’adattamento delle geometrie alle esigenze di ciascun progetto.
Restano comunque necessari tutti gli altri passaggi legati all’ingegneria, alla sicurezza, alle autorizzazioni e alla costruzione degli impianti. L’ORNL punta anche a sviluppare una filiera industriale basata sulla produzione additiva per il settore nucleare, così da migliorare la flessibilità produttiva e sostenere i futuri progetti dedicati ai reattori avanzati.
Fonte: Interesting Engineering
