美国宾州州立大学机械工程副教授Guha Manogharan领导的团队，已从America Makes和美国国防制造与加工国家中心（NCDMM）获得150万美元资金，用于推动机械和车辆金属部件的铸造工艺现代化。该项资助隶属于美国国防部制造技术计划“IMPACT 3.0”项目的一部分，该项目总金额达450万美元。

铸造工艺在国防、汽车及工业领域始终扮演关键角色，然而自2000年以来，美国铸造厂数量急剧减少。Manogharan表示，将增材制造技术整合进铸造流程中将有助于提升国家制造业的抗风险能力。

Manogharan兼任直接数字沉积创新材料处理中心的联合主任，他表示：“在宾州州立大学，我们既拥有传统铸造资源，也在增材制造领域具备显著优势。此项目将把这些资源有效整合，从而大幅提升我们增材制造增强型铸造的能力。”

合作者Vittaldas Prabhu指出，增材制造过去曾在铸造中有所应用，但该团队另辟蹊径：正在构建一套经过优化且高度仪器化的铸造环境。

Prabhu表示：“我们的目标是将铸造转型为互联制造服务，以实现整个供应链的实时分析、预测性控制和自适应决策。”



所开发的系统——Digi-FOCUS——将构建一个与实体铸造厂同步运行的实时“数字双胞胎铸造厂”。该数字孪生系统将利用传感器收集打印条件、金属温度和熔融金属流速等数据，对运营过程进行模拟。这一反馈循环将揭示哪些铸造环节可以改进，并帮助克服增材制造完全融入现有流程中遇到的障碍。

机械工程助理教授Katie Fitzsimons认为先前在机器人领域的研究将起到关键作用：“我们在机器人系统方面取得了最新进展，例如Digi-FOCUS中所采用的技术，这些系统即便处于复杂系统环境中，也能够实现反应式学习。”

Digi-FOCUS系统将支持五种增材制造工艺，包括砂型、陶瓷、聚合物、蜡和泡沫打印，以及多种金属加工工艺。自适应机器人将实现检测和物料处理等任务的自动化。据合作者Robert Voigt透露，最终搭建的实验设施面积将约为4000平方英尺。

该团队预期这一系统的高效表现将有助于推动其在工业界的应用。工程学院设施主任Craig Dubler表示：“我们在宾州州立大学开发的该系统，将成为未来铸造厂的试点标杆。”

行业合作伙伴包括Donsco, Inc.、3D Systems、Marotta Controls、Parker-Hannifin、Skuld、Element、Tethon3D，以及宾州州立大学铸造金属工业顾问委员会的成员单位。