增材制造行业可能很快会在其工具包中推出新技术！宾夕法尼亚州立工程学院工程科学与力学助理教授克里斯托弗·库伯（Christopher Kube）正在研究增材制造中超声传感器的使用，以实现对金属零件微观结构的精确控制。

首席研究员库伯将与宾夕法尼亚州立大学创新材料加工中心的Abdalla Nassar，北德克萨斯大学的张海峰，卡内基梅隆大学的Anthony Rollett和西屋电气公司的Clint Armstrong一起开发超声波传感器并将其集成到粉末床中融合3D打印机，使用美国能源部提供的100万美元资助。

Kube说：“增材制造的零件通过提供只能使用3D打印制造的新的和可替换的金属零件，具有破坏核能工业的巨大潜力。但是，当前的印刷工艺通常不能生产出质量足够的零件。”

为了改善印刷金属零件的性能，Kube将领导超声波传感器的开发，这种传感器被称为SMART传感器（使用声学实时感测微结构）。传感器将使用超声波来确定有关金属零件微观结构的信息，类似于在医学领域如何使用超声波观察人体内部。

库伯解释说，超声波传感器也可以比作地震学，在地球深处探测到声波。

他说：“地震信号通常包含大量噪声，这些噪声携带有关地球内部结构的信息。” “如果您可以解释信号，则可以量化内部结构。在超声波传感器中也是如此，其中噪声信号可以比作结构指纹。”

一旦研究人员开发出传感器，它们将被安装在打印平台下并在原位使用，或者在打印过程本身中使用，以实时同时在多个零件上进行测量。根据Kube的说法，原位测量对于这项研究是唯一的，因为当前的监测方法对零件的微观结构的敏感性有限。

“在打印过程中表征零件质量可保留3D打印过程所提供的敏捷性， ” Kube说：“当零件在打印后必须进行耗时且昂贵的质量控制检查时，3D打印的价值将大大降低。”

宾夕法尼亚州立大学创新材料加工中心的合作者将使用91级钢（用于核能行业的一种新兴金属合金）制造金属零件，以测试和验证传感器。

Kube说：“西屋公司是核能行业的一家著名公司，将指导我们选择零件以及进行打印和测试内容的决定，以确保传感器最终可以在实际的工业应用中使用。”