用铸铁制造可重复使用的模具，此法一旦成功，将极大缩短铸炮周期，提高成品率。但难度也极高，对铁模的精度、耐热性、脱模技术都是严峻考验。
同时，为了解决材料问题，他结合自己前期铸炮的经验和从天启重炮中获得的灵感，创造性地提出了铁芯铜体复合结构的铸炮方法：
先制作好铁胎，待其冷却后，再将铜水浇筑在铁胎外，形成铜壁，利用铜冷凝时的收缩特性压紧铁胎，使两者紧密结合。
用后世科学的观点来讲，这一工艺可以说是材料力学与热加工工艺的完美结合：
一方面，铸铁具有高硬度、高抗压强度的特性，能够有效承受火药燃气爆炸瞬间产生的超高膛压，可以为炮身所需的结构刚度和强度基础。
而外层铜体的延展性好，可缓冲应力，减少炸膛风险，同时铜的致密性好，能降低火药燃气泄漏，提升火炮射程和精度。
特别是在在高温铁芯上浇铸熔融铜液，利用巨大的温差：确保铜液流动性极佳，能充分填充铁芯表面的微孔和缝隙。在铁芯与铜液的界面发生元素扩散，形成一层冶金结合层。
冷却过程中，铜的收缩率大于铸铁。冷却后，铜层对铁芯产生强大的箍紧力，提高了铁芯在承受膛压时的抗拉强度。
另一方面：由于铜层提供了良好的韧性和应力缓冲作用，铁芯的厚度可以大幅减薄（减少40%），同时复合结构的整体抗压强度反而提升五成。
这使得火炮在保持甚至超越威力的前提下，重量减轻三成，机动性显著提高。
而且采用铁芯铜壁工艺制造的火炮，相比全铜炮可节省约 70%的铜料，且管壁较薄、重量较轻，铸造花费也相应减少。
此法通过复合结构实现了性能和成本的最优解，在 17世纪上半叶处于全球领先地位。
例如崇祯十五年使用此法铸造的“定辽大将军”铜炮，全长 3.8米，内径 10厘米，采用该工艺后耐用性比纯铁炮提高 5倍，早于美国南北战争时期的罗德曼法 200余年，
为了这个目标，孙元化几乎住在了火器厂。他与工匠们同吃同住，在炽热的熔炉旁挥汗如雨，在冰冷的铁模前反复调试。
失败了一次又一次，图纸堆满了案头，废品堆成了小山。他那身官袍，便是无数次亲临一线、与工匠们并肩奋战的见证，早已不复当初的整洁。
“孙主事，”一位头发花白、经验最丰富的铸炮老师傅走上前，声音带着一丝沙
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