根據3D科學穀的市場觀察，NASA在3D 打印領域使用新型的焊接增材製造已經有很多年的經驗。這種被稱為超聲波增材製造 (UAM) 的技術，還可以用來提高熱交換器的可靠性，或者內置感應器在金屬零部件中。

　　而根據NASA，在航天器領域的3D打印製造創新正在轉移到民用領域。

　　超聲波3D打印與熱交換器有什麽關係?

　　溫度在太空中是一個特別困難的問題，那裏的極端情況可能會有數百度的變化。熱交換器通過去除多餘的熱量或吸入更多熱量來幫助維持航天器內部的穩定溫度。傳統上，這些設備包括一根長的蛇形管道，該管道通過支架和環氧樹脂連接到金屬板上。雖然有效，但它們由許多相互連接的部分組成，引入了許多潛在的故障點。

　　自2011年以來，Fabrisonic一直在為航空航天、汽車、科研和工業應用生產複雜而精密的金屬部件。Fabrisonic是一家與眾不同的工業級3D打印機生產商。它的獨特之處在於其使用了一種將超聲波焊接與CNC結合起來的技術，被稱為超聲波增材製造(UAM)技術。

　　超聲波焊接利用聲音和摩擦力在金屬層之間形成固態結合。它首先將薄箔壓在另一個金屬部件上，例如底板。恒壓和超聲波振動會在麵對麵之間產生摩擦，產生剪切運動，從而提高溫度並去除表麵氧化物，從而使純金屬與純金屬直接接觸。結果是將金屬層焊接在一起，甚至不同的金屬層也可以粘合成一個整體。

　　由於金屬的粘合溫度明顯低於其熔化溫度，因此需要的熱量相對較少。Fabrisonic 可以將大至 6 平方英尺的層快速拚湊在一起，從而可以在幾天內創建具有複雜幾何形狀的零件，而不是傳統製造所需的幾個月。這縮短了航天器的開發周期並加快了商業部件的製造。

　　該UAM超聲波增材製造工藝能夠實現真正冶金學意義上的粘合，並可以使用各種金屬材料如鋁、銅、不鏽鋼和鈦等。Fabrisonic的方法可以同時“打印”多金屬材料，而且不會產生不必要的冶金變化。該工藝能夠使用成卷的鋁或銅質金屬箔片製造出帶有高度複雜內部通道的金屬部件。

　　通過超聲波增材製造，整個熱交換器可以製作成一個整體。Fabrisonic的工藝通過將金屬與高頻振動融合在一起來構建多層金屬薄層。為了製造熱交換器，在分層金屬中雕刻出一個彎曲的通道，然後將其封閉在層下。

　　新設計取代了原來的含有數十個小部件和接頭的設計，可以更加有效的避免在長期任務或極端條件下出現故障。

　　超聲波增材製造用於Cubesat立方體小衛星的故事

　　立方體衛星可用於各種任務，但它們的小尺寸使得安裝所有部件以及管理太空極端溫度所需的屏蔽成為一項挑戰。

　　當航天器上的所有東西都需要輕量化時，保護電子元件免受可能摧毀它們的強烈太空輻射是一項挑戰。

　　FBG傳感器是一種光纖光柵傳感器，可以精準的測量位移、速度、加速度、溫度。主要應用在煤礦圍岩、橋粱建築、航空航天、石油化學工業等領域。如果將FBG 傳感器嵌入到金屬零部件中，這個零部件將成為可以感知溫度、速度等變量的智能零部件。

　　與其他形式的焊接不同，UAM 不會導致不同的金屬液化和混合在一起。美國航空航天局(NASA)蘭利研究中心與Fabrisonic 公司合作，使用Fabrisonic的UAM 3D打印機將FGB 傳感器嵌入到金屬零部件中，以長期監測零件的應變。

　　新的光纖傳感器可以檢測金屬應變或弱點並預在它們發生之前確定可能的故障。但是使用傳統方法製造的金屬隻能在零件的外部支持這些傳感器。為了嵌入它們，製造過程中使用的熱量會破壞精密的設備。

　　Fabrisonic通過超聲波焊接測試內置於鋁部件內部的傳感器的有效性。經過反複試驗為這種創新應用找到最佳傳感器後，工程師們能夠獲得有關金屬健康和性能的準確、實時數據。由於傳感器受到保護，它們可以在惡劣的環境中工作。

　　打印小零件，向民用領域跨界

　　一家名為 Ultra Tech 的機器自動化公司與Fabrisonic 合作開發了一種用於空間站的UAM 打印機。與原來的大型的UAM 工藝相比，這種技術通過小型化以製造更小的零件，這是更具成本效益的方法。目前這種小型的 SonicLayer 1200 3D打印機的商業銷售已經產生了 100 萬美元的收入，其中一個用戶在內部生產了 70,000 多個零件。

　　NASA 在向民用領域轉讓技術方麵有著悠久的曆史，從NASA的航天技術孵化出來的民用領域的企業已經形成一定的氣候，這也顯示了美國NASA對其太空計劃進行投資所衍生出來的更廣泛的利益。