橡树岭国家实验室(ORNL)的数据显示，美国约9万座水坝中目前仅有不到3%在发电，而其中约5.1万座被归类为具备微型水电能力（每座可发电高达100千瓦），这意味着数千个站点蕴含约29吉瓦的未开发能源。

由于开发面临的主要是经济壁垒，导致单位成本上升，且需要定制设计的小规模机组难以推广，因此必须采取创新措施来破解这一难题。

位于威斯康星州罗马的初创公司Cadens开发了“Turbine Builder”软件，能够为低水头站点指定水电组件。然而，该公司缺乏经济实惠的制造方案，于是与美国能源部下属ORNL的制造示范设施(MDF)合作，探索增材制造能否填补这一空白。

ORNL的研究人员发现，平衡标准化与站点特定定制化是控制成本的关键。因此，设计围绕一根大型PVC管作为主水道展开，并采用定制的3D打印聚合物部件来匹配其尺寸。

尾水管采用20%碳纤维增强丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚合物分两半打印，然后密封成一个688磅的单元。对于转轮室，研究人员选择3D打印模具而非部件本身，然后用玻璃钢浇铸转轮室，并采用CNC加工和喷涂密封以确保尺寸精度和防水性。

团队使用了大尺寸增材制造(BAAM)技术，配合CAD和3D Platform Workbench 400 Series系统。打印的部件包括尾水管、墙壁套管、转轮室模具、PVC端接头、管道支架以及用于固定卡普兰S型水轮机的转轮系统。

由此产生的原型机已在Cadens的测试设施中连续运行超过六年，生成的数据为后续水轮机设计和能量转换研究提供了支持。这个30英尺长的试验台此后成为整个行业材料与部件测试、仿真工作以及储能研究的平台。

ORNL报告称，与传统制造方法相比，该方法每千瓦成本降低了高达40%。