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金属增材制造数值模拟关键技术基础研究
发布时间: 2025-10-19
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
高端装备制造产业,智能制造装备产业
成果介绍
北京大学开展了金属增材制造领域核心技术 —— 数值模拟关键技术的基础研究，针对粉床融熔（PBF）过程的数值模拟难题展开攻关，初步构建了基于 SPH 方法的数值求解框架，为金属增材制造过程的精准调控提供技术支撑。实现指标：已开发适配 PBF 过程的基础数值求解器，完成 CUDA 加速技术初步集成，搭建 DDDA 平台基础架构，通过量纲分析优化了模拟参数体系。
成果亮点
当前金属增材制造领域中，粉床融熔（PBF）过程的数值模拟存在精度低、计算效率差等问题，难以满足航空航天、汽车、生物医学等高端领域对制造过程可控性的需求。本项目采用 SPH 方法构建数值求解器，结合 CUDA 加速技术提升计算效率，同时依托 DDDA 平台实现多物理场耦合模拟，技术路线具有创新性，可填补国内该领域基础研究与工程应用衔接的空白，应用潜力显著。
团队介绍
北京大学金属增材制造数值模拟关键技术基础研究团队，以张东晓教授为学术带头人，依托工学院力学与工程科学系组建，核心成员30人，包括教授5人、副教授8人、高级工程师3人及博硕士研究生14人，形成“力学建模-数值算法-工程验证”的多学科创新梯队。团队中2人入选国家杰出青年科学基金项目，4人获教育部高等学校科学研究优秀成果奖，在计算力学与增材制造交叉领域具有显著学术影响力。
团队针对粉床融熔（PBF）过程数值模拟精度低、计算效率不足等行业难题，在张东晓教授带领下开展系统性攻关。初步构建基于SPH（光滑粒子流体动力学）方法的数值求解框架：开发适配PBF过程的基础数值求解器，实现熔池流动、凝固相变等多物理场耦合模拟；完成CUDA加速技术初步集成，计算效率较传统CPU求解提升8-10倍；搭建DDDA（离散元-连续介质耦合分析）平台基础架构，实现粉末颗粒堆积与熔融过程的跨尺度模拟；通过量纲分析优化模拟参数体系，使关键物理量模拟误差控制在10%以内，为金属增材制造过程的精准调控提供技术支撑。
成果资料
产业化落地方案
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