美国大学WPI获630万美元DARPA资助，研发废金属现场3D打印技术

2025年6月，南极熊获悉，美国大学Worcester Polytechnic Institute (WPI)获得Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA)630万美元资助，开发一项利用废金属进行现场增材制造的机器学习驱动工艺。项目名为"Rubble to Rockets"(废墟变火箭)，目的是识别分析混合材料在熔化、组合并3D打印成功能部件前的行为特性。可用于在常规供应链无法使用的环境中生产必要组件，如偏远救援行动或冲突地区。



项目首席研究员、机械与材料工程学系副教授Danielle Cote表示："这项工作至关重要，让我们能够从未知来源材料构建高质量组件。我们目标不仅是构建单一解决方案，更是创建指导未来创新的框架。通过改善对材料性能的预测和理解，可以为多样化且不可预测来源的增材制造奠定基础。"Cote将与WPI助理研究教授Kyle Tsaknopoulos合作，团队包括博士、硕士和本科生，项目计划于2027年11月完成。

研究目标与行业合作
研究团队将利用Citrine Informatics开发的人工智能工具预测各种材料组合的行为，优化自动化材料表征过程，实现更快制造同时不牺牲耐久性或强度。作为实际演示，研究人员将开发原型探空火箭，测试混合金属制造组件的结构完整性和可靠性。

项目涉及多家分包商合作，包括Siemens、负责废料转换为粉末的Nightshade Corporation，以及两家由WPI校友创立的公司：Solvus Global和VALIS Insights。这些合作伙伴关系结合了冶金、自动化和回收领域专业知识，通过让学生参与应用型跨学科研究支持劳动力发展。

Solvus Global首席执行官Aaron Birt表示："制造业的未来处于软件、机器人、人工智能、材料科学和机械工程等多学科交叉点。"

VALIS Insights联合创始人兼首席执行官Emily Molstad补充道，随着生产商和制造商寻求可靠废料供应和更高回收含量以降低成本，回收行业正变得越来越垂直整合："通过该项目开发的技术将释放新水平的升级再利用能力，不仅适用于远程资源受限地区，还可应用于整个回收价值链，有潜力增强国内制造能力。"



广泛应用与潜在影响
此项技术的应用远超军事用途，包括交通、能源和应急响应领域，通过解决材料可变性、设备便携性和预测准确性等挑战，研究有望为更具韧性和可持续性的制造解决方案铺平道路，既适用于紧急响应场景，也适用于长期基础设施项目。

废金属3D打印技术进展
随着可持续性成为金属3D打印行业关键焦点，循环材料和回收解决方案需求显著增长。2021年，奥地利工程公司Incus与European Space Agency合作研究月球表面废金属如何处理再利用于3D打印月球站备用零部件。这一合作包括陶瓷3D打印专家Lithoz和德国太空技术集团OHB SE子公司OHB System，共同开发测试Incus基于光刻的金属制造(LMM)3D打印技术在微重力条件下将月球废金属转化为高质量功能部件的潜力。

此外，日本电子巨头Seiko Epson Corporation旗下材料制造商Epson Atmix Co (Atmix)于2022年4月宣布计划到2025年建立新金属粉末生产设施。这座即将建成的工厂设计融入金属回收能力，实现废金属转化为优化3D打印合金粉末。

南极熊点评
WPI的"Rubble to Rockets"项目代表了增材制造领域向可持续性和供应链弹性方向的重要进步。通过结合机器学习、材料科学和3D打印技术，研究人员正开发一种创新方法，将废金属转化为高性能零部件，不仅具有军事价值，还有望在民用领域产生广泛影响，从紧急救援到可持续制造。随着全球对废金属回收利用技术兴趣增长，WPI项目处于一个快速发展的研究前沿，有潜力彻底改变我们对材料来源和制造地点的思考方式，为循环经济和本地化生产提供新途径。