科创中国
复合材料三维数字化工艺设计与仿真软件
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2022-07-14 11:17:26
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”军工安防与应急产业科技服务团| 耿牧锦 | 2022-10-12 10:13:37
复合材料三维数字化工艺设计与仿真软件（CPSD）源于军工科研项目，是一款集成在全三维数字化环境下的集工艺设计与仿真于一体的软件系统，解决复合材料零件铺层工艺设计模式改进、精细化水平和设计效率提升的问题。该软件集复合材料零件的模具型面生成、铺层工艺设计、仿真分析、工艺验证及可制造性评价等功能于一体，具有高效铺层设计、高精度仿真和全过程三维数字化、可视化、知识化、集成化的特点，为实现复合材料零件的数字化设计制造一体化提供有力支撑。航天、航空、汽车、能源等行业大量采用复合材料零件，需要专业的基于三维模型的复合材料快速设计与制造软件，实现从经验的手工设计到全三维数字化设计的转变，从而提升复材零件的智能制造水平。
成果具有高效铺层设计、高精度仿真和全过程三维数字化、可视化、知识化、集成化的特点，为实现复合材料零件的数字化设计制造一体化提供有力支撑。技术参数能达到：
（1）多层合板铺层几何和非几何信息映射时间≯150s；
（2）铺层展开精确度>98%；
（3）99%数据库查询响应时间≯100ms。
该软件可以实现国外同类产品的大部分功能，以及有自己的特色功能，如可制造性评价。该软件可快速高效生成三维复合材料主模型、设计初期对工艺设计进行可制造性评价，实现面向制造的设计、复合材料工艺设计和仿真的一体化，提高了仿真效率、基于材料特性的铺覆工艺仿真（褶皱仿真）和剪口设计，增加完整性、减少复合材料设计的成本和周期。可以直接应用到复合材料零件的工艺设计过程。
可向航天、航空、汽车制造等采用复合材料的行业。产品制造企业、软件技术公司等进行推荐。
王爱民团队，核心成员5人，北京理工大学数字化制造研究所成员。团队核心研究方向：能制造执行系统（含计划排产与动态调度、面向薄壁件加工变形控制的自适应加工（工艺数字孪生）、超声振动加工装置及系统（特种技工）、工业机器人智能应用装置及系统（智能装置）。发表论文200余篇。研究经验丰富，分工明确。
团队核心人员：王爱民，副教授，博士生导师， 2013-2021年任北京理工大学数字化制造研究所所长。长期从事智能制造领域相关的计划排产与动态调度、可重构制造、制造执行系统、电弧增材制造、薄壁件加工变形控制（工艺数字孪生）、工业机器人智能集成等方面的研究，先后承担自然科学基金、国防基础科研项目、总装预先研究项目以及企业合作项目等五十余项。以第一作者或通讯作者发表SCI/EI检索论文150余篇。获得国防科学技术进步二等奖2次/三等奖2次、电子学会科技进步二等奖1项、机械工业科技进步二等奖1项，出版专著《制造执行系统（MES）实现原理与技术》1本，独立主编《制造系统工程》等教材2本，授权国家发明专利9件，获得软件著作权20余项。
葛艳，博士，北京理工大学数字化制造研究所研究员，先后参与制造执行系统、电弧增材制造、薄壁件加工变形控制（工艺数字孪生）、工业机器人智能集成等方面的研究，先后承担自然科学基金、国防基础科研项目、总装预先研究项目以及企业合作项目等十多项，负责研究项目的数据记录工作。
该软件已在部分军工单位进行了应用示范，基本是较为成熟的产品。软件已通过中国软件评测中心测试，软件功能、性能、界面等各项指标均符合中国软件测评中心要求。并且已在航天等领域企业进行了试用，效果良好。
复合材料零件工艺设计与仿真软件现阶段处于可试用状态，经过适应性定制即可达到商业化推广要求。
项目技术减少了人工的干预，提高了铺层的效率和质量，可以高效的完成全信息映射，避免了仿真过程的人工繁琐的手工操作，减轻了人工的劳动强度。有益于行业的进步。
该项成果为北京理工大学单独持有，已申请国家发明专利2项（授权1项）、软件著作权登记2项。
拟转化方式：该项成果可通过合作开发、技术服务和咨询、技术许可等方式进行转化。
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