科创中国
金属增材制造数值模拟关键技术基础研究
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2025-10-19 19:13:39
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 陈杰 | 2025-10-19 19:13:40
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。
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。
本项目研发的金属增材制造数值模拟关键技术，可应用于航空航天领域复杂构件（如发动机叶片、航天器轻量化结构）的增材制造过程优化，汽车行业高精度零部件（如传动系统核心部件）的工艺参数调试，以及生物医学领域定制化植入体（如人工关节、齿科修复体）的成型质量控制。此外，还可为粉床融熔（PBF）设备研发、金属粉末材料性能匹配提供模拟支撑。
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。
该成果推动了金属增材制造与数值模拟交叉领域的技术进步，为解决高端制造领域 “卡脖子” 的工艺调控问题提供基础支撑；有助于提升我国在增材制造数值模拟领域的技术话语权，保障航空航天、生物医学等关键行业的供应链安全；同时可降低高端零部件制造过程中的材料浪费，减少能源消耗，符合绿色制造发展方向，间接改善制造业从业人员的工作环境与效率。
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