在今天发表在《随机和复杂Medium中的波浪》杂志上的这项研究中，布里斯托大学的研究人员推导出了一个公式，可以为给定组件的几何形状和材料微观结构提供设计边界。
目前尚不存在用于评估此类组件质量的商业上可行的传感技术和相关成像算法。 如果金属部件的增材制造（3D 打印）能够满足行业的安全和质量标准，那么制造业可能会具有显着的商业优势。
关键的突破是超声波阵列传感器的使用，其本质上与医学成像中使用的传感器相同，例如创建子宫内婴儿的图像。 然而，这些新的基于激光的版本不需要传感器与材料接触。
作者、工程数学与技术学院院长 Anthony Mulholland 教授解释说：“有一种潜在的传感方法，使用基于激光的超声波阵列，我们正在使用数学模型来在现场部署之前为该设备的设计提供信息”。
该团队建立了一个数学模型，其中结合了超声波通过层状（增材制造）金属材料传播的物理原理，该模型考虑了每个制造组件之间的变异性。
数学公式由与超声波激光器相关的设计参数和特定材料的性质组成。 输出衡量传感器将产生多少信息，以评估组件的机械完整性。 然后可以改变输入参数以最大化该信息内容。
希望他们的发现将加速针对这一制造机会的提议解决方案的设计和部署。
Mullholland 教授补充道：“然后，我们可以与行业合作伙伴合作，制定一种在制造阶段评估这些安全关键部件的机械完整性的方法。
“这可能会带来全新的设计（通过充分利用 3D 打印）、更快、更具成本效益的生产流程，并为英国制造业带来显着的商业和经济优势。”
现在，该团队计划利用这些发现来帮助他们正在设计和构建基于激光的超声波阵列的实验合作者。
然后，这些传感器将由机械臂在受控增材制造环境中就地部署。 他们将最大限度地利用传感器产生的数据中的信息内容，并创建定制的成像算法来生成行业合作伙伴提供的组件内部的断层扫描图像。 然后将采用破坏性手段来评估所生成的断层扫描图像的质量。
Mullholland 教授总结道：“在安全关键部件（例如航空航天工业中的部件）的制造中开放 3D 打印将为英国工业提供重大的商业优势。
“缺乏评估此类组件机械完整性的方法是推动这一令人兴奋的机会的主要障碍。这项研究建立了一个数学模型，模拟新型激光传感器的使用，可以提供解决方案问题，这项研究将加速传感器的设计和部署。”
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