美国制造公司Skuld近日在DARPA“碎石变火箭”（Rubble to Rockets，R2R）项目中取得关键突破，针对其利用废料直接铸造变形级铝合金的工艺提交了专利申请。这项工艺的核心是增材制造蒸发铸造（AMEC），即通过3D打印模型制造消失模铸造型腔，从而彻底摆脱传统硬工装的限制。

图片显示伍斯特理工学院正进行“碎石变火箭”项目。图片来自伍斯特理工学院。

Skuld已成功实现仅通过铸造和热处理，就从废料原料中生产出力学性能与变形材料相当的6061和7075铝合金结构件，无需传统轧制或锻造步骤。这一进展直接消除了现场制造中因供应链缺失而产生的顽固约束——美国军方已在其工业基础战略中将此类按需制造能力列为国家安全优先级。

R2R项目聚焦三大技术难点：快速识别未知废料合金成分、预测合金在载荷下的性能，以及在无传统供应链下制造可用零件。Skuld通过AI辅助火花测试——读取金属磨削时产生的光谱来估算成分——解决识别问题，而微观结构与力学行为预测由伍斯特理工学院（WPI）和MatMicronia主导。在最近实验中，团队成功消除了复杂几何形状中的裂纹缺陷，后者曾限制可利用废料铸造的零件范围。

“通过R2R项目，我们正在评估铸造方法、合金行为以及AI工具的使用，这些工具能扩大在严苛环境下生产部件的选择范围，”Skuld LLC首席执行官Sarah Jordan表示。

值得注意的是，R2R项目的投资力度体现了DARPA的重视程度。去年，WPI已从DARPA获得630万美元，用于开发基于机器学习的使用废金属制造工艺，AI工具可在加工前预测混合材料组分的行为。这一表征能力必须在Skuld的AMEC铸造能力应用前发挥作用，两者能否在现场规模上协同工作，正是项目当前测试的内容。

英国防务公司QinetiQ近期完成了一项结构铰链部件的飞行测试，该部件由退役飞机回收的钛材经3D打印制成，被视为世界首创。与之相比，Skuld的原料问题更为独特：钛是已知分类合金通过受控回收加工，而R2R尝试从未经验证成分的废料中铸造结构部件，且原料在到达前无法预先分拣或认证。