基本介紹
基本概況,科研隊伍,研究目標,研究方向,組織機構,項目成果,所獲榮譽,學術成果,
基本概況
材料成形與模具技術國家重點實驗室是國家在材料成形、新材料和模具技術領域建設的國家重點實驗室。面向國民經濟和國防建設中的重大需求，圍繞材料製備與成形領域的基本科學問題和學科前沿，開展套用基礎研究和技術創新，突破關鍵科學技術問題，促進成果套用，在引領行業發展、以及國民經濟和國防建設中發揮不可替代的作用，努力將實驗室建設成為材料成形與模具技術領域國際一流的科學研究、人才培養和學術交流的基地。
科研隊伍
實驗室是依託華中科技大學材料科學與工程國家一級重點學科進行建設的，人才隊伍主要由該學科領域的一批高素質的科研人員組成。現有固定研究人員60名，其中，中國工程院院士1名、國家傑出青年科學基金獲得者3名、長江學者特聘教授1名、千人計畫學者4名、國家人事部百千萬人才2人、教育部新世紀優秀人才8名、973計畫項目諮詢專家1名、863計畫主題專家1名、國家自然科學基金委專家評審組成員3名、國務院學位委員會學科評議組成員1名。固定人員中教授38人、副教授12人、中級和科研輔助人員9人、專職管理人員1人，90%以上具有博士學位，平均年齡45歲。實驗室現有教育部創新團隊2個，湖北省自然科學基金創新群體5個。已形成一支能夠承擔國家重大科研項目、積極參與國際競爭、學術氣氛活躍、作風嚴謹、富有朝氣的研究隊伍。現任實驗室主任為李建軍教授，學術委員會主任為盧秉恆院士。
研究目標
實驗室的研究目標為：材料及其成形是支撐國民經濟發展與國防建設的基礎技術，在航空航天、汽車、船舶、能源、機械等領域內發揮著不可替代的作用，其發展水平是衡量國家裝備製造業自主創新能力的主要標誌之一。 在國家安全形勢、國際競爭壓力、能源危機和環境污染日趨嚴峻的環境下，發展高端製造裝備、新能源裝備、高性能運載裝備及新型武器裝備，已成為國家重要戰略需求。這些裝備高性能化要求的不斷提高，其關鍵零部件也日趨複雜化、大型化、整體化和薄壁化，並要求成形工藝日趨複合化與精密化，對材料及其成形製造技術提出了越來越高的要求。面對這些挑戰，需要我們不斷深入探索材料成形過程的機理與規律，解決材料成形過程中的材料形變規律、材料組織結構與性能、控形控性成形方法這三個基本科學問題。
研究方向
實驗室以材料形變規律-控形控性方法-材料組織結構與性能為研究主線，形成了以下五個主要研究方向：材料成形過程模擬理論與方法、數位化模具設計製造技術、快速成形與快速制模、精密成形工藝與裝備、先進材料製備與套用。各研究方向的主要研究內容為：
1）方向一：材料成形過程模擬理論與方法
研究材料在固態、液態條件下的形變（流變）規律和多場、多尺度下各因素間的耦合作用機制，構建成形過程的計算模型，建立快速精確的數值計算方法，為全面真實地掌握材料的形變規律及機理、組織結構演變和性能預測提供技術支撐。
2）方向二：數位化模具設計製造技術
研究面向模具開發全過程的智慧型化設計、自動化製造、精益化生產過程最佳化控制的理論與方法，建立模具設計製造的數位化平台，克服模具開發過程中過於依賴經驗造成的低效率、低可靠性的瓶頸問題，使模具設計製造由經驗走向科學。
3）方向三：快速成形與快速制模技術
研究雷射與材料的相互作用機理，建立快速成形過程中零部件性能與精度的控制方法，形成材料-工藝-裝備一體化的成套技術體系，解決大型複雜高性能零部件的快速整體成形製造難題。
4）方向四：精密成形工藝與裝備
研究材料在力場/溫度場作用下的組織結構演變及形變規律，建立成形過程的控形控性方法，形成精密成形工藝-裝備成套技術體系，解決高性能零部件的高效、高精成形製造難題。
5）方向五：先進材料製備與套用
重點圍繞高性能工模具材料、合金材料、複合塑膠、新能源材料、納米材料的製備與套用，研究材料成分、製備工藝、組織結構與性能之間的關係，以及外場作用下的材料組織結構演變機制，建立高性能材料的設計與製備方法，滿足關鍵零部件或器件對高性能材料及其成形技術的需求。
組織機構
實驗室下設材料成形過程模擬理論與方法、數位化模具設計製造技術、快速成形與快速制模、精密成形工藝與裝備、先進材料製備與套用等5個研究室和負責對外開發技術服務、承接模具業務的精密模具技術中心。
項目成果
近年來，材料成形與模具技術國家重點實驗室先後承擔了100多項研究課題，其中國家科技攻關項目2項，973項目2項，863項目5項，自然科學基金項目32項，省部級項目80多項，國際合作項目5項。在這些項目的大力支持下，實驗室的套用基礎研究和技術創新能力得到不斷的提高，取得了一批高水平的研究成果，先後獲得國家級獎勵2項，省部級獎勵10餘項，發明專利30餘項，發表論文1000餘篇。在近20年的研究開發工作中，培養了一批技術骨幹，積累了豐富的軟體開發經驗和大量的硬軟體支撐條件。
華中科技大學模具技術國家重點實驗室的主要成果包括：
1、快速成形系統及設備：包括LOM、SLS以及FDM三種成熟技術和批量化生產設備，金屬板料無模成形技術及設備，可以實現快速製造以及反求製造。以上設備及技術獲得國家發明獎及專利多項，並實現了完全市場化、產業化運作，目前已經在國內100餘家企業以及高校得到實際套用，主要包括重慶建設集團、西北工業大學等。
2、模具企業管理信息化系統－eMan是專門針對模具企業管理特點所開發的專用系統，具備工時統計、模具進度實時監控及最佳化排程等突出功能，從而可以顯著縮短模具製造周期，並為模具成本控制提供詳實的數據。目前已經在國內幾十家外資、國有、民營企業得到了成功實施套用，典型用戶包括一汽模具、比亞迪集團、無錫國盛、貝爾羅斯、寧波雙林、福建潯興、廣東科爾、滁州經緯等。
3、專用CAD系統定製開發，是專門面向不同企業的設計需求而定製開發，因此能夠極大地提高企業的設計效率。實驗室已與美國UGS公司，以及海爾、科龍、康佳、國盛等大型模具企業進行了卓有成效的合作開發。
4、新型模具材料如GM鋼、5NiSCa鋼等在國內企業廣泛套用。另外，模具表面處理技術主要是雷射表面強化技術和雷射表面修復技術也實現了產業化。
5、塑膠模CAD/CAE/CAM軟體－HSCAE可以模擬塑膠成形過程中的壓力場、溫度場及塑膠三維流動填充，從而可以分析融合紋位置，並預測可能產生的翹曲、變形等表面缺陷。目前裝機數達400餘套，典型用戶包括海爾、康佳等知名企業。
6、板料衝壓成形快速分析軟體－FASTAMP是板料成形過程模擬軟體，能夠預測板料成形過程中可能發生的破裂，起皺等衝壓工藝設計問題，有效避免盲目投入模具生產可能造成的經濟損失。系統已經在國內20餘家企業及高校中得到了套用，主要用戶包括東風汽車模具有限公司、中國航天三院等。
7、鑄造模CAD/CAE/CAM軟體－華鑄CAE在150餘家用戶中推廣套用，主要用戶包括東風汽車公司鑄造廠、一汽鑄造一廠、哈爾濱愛迪壓鑄有限公司等企業。基金屬陶瓷的製備及其刀具開發－該方法已獲國家專利，刀具生產已實現批量化和產業化。模具表面雷射強化與修復技術及裝備－能夠對模具型面進行微變形強化處理，對破損的模具型面進行快速修復。
實驗室還能提供的其他科研成果及技術包括：鍛壓設備的改造；反求工程所需設備和軟體系統；塑性成形新工藝及模具等。
所獲榮譽
2019年3月，被科技部在2018年工程領域和材料領域國家重點實驗室評估結果為工程領域良好類實驗室。
學術成果
近五年來，實驗室始終堅持“開放、交流、聯合、競爭”的指導思想，在科學研究、人才培養、學術交流、平台建設等方面開展了卓有成效的工作。承擔了一批國家重大項目，取得了一批重大研究成果；引進、培養了一批拔尖優秀人才，最佳化了實驗室隊伍結構；開展了廣泛深入的學術交流，擴大了實驗室的影響；進一步完善了科研平台，支撐了實驗室開展高水平的研究。近年來實驗室累計承擔了大量國家及省部級和橫向科研課題，開展了卓有成效的研究工作。 實驗室的科研成果在國內外具有重要的學術影響，推動了學科發展，引領了行業技術進步，並在國民經濟和國防建設中發揮了重要的作用：
（1）在國內外具有重要的學術影響；
實驗室近五年來共獲得國家級獎勵4項、省部級一等獎9項；快速成形領域的研究成果被兩院院士評為2011年中國科技十大進展；注塑成形過程模擬技術的研究成果被喬治亞理工大學Cardorz教授評價為注塑成形技術發展史上的重要里程碑；衝壓成形過程模擬技術的研究成果被國際領先的板料成形模擬軟體公司ETA評價為國際領先，並被納入DYNAFORM系統中在全球發布；實驗室與國際領先的CAD/CAM公司Siemens PLM聯合研製的連續模設計系統在全球銷售千餘套，用戶遍及歐美、日本等已開發國家和地區，在國際模具行業產生了重要的影響。近五年，實驗室共發表SCI學術論文604篇，並被美國Las Alamos國家實驗室、麻省理工學院、喬治亞理工大學、倫敦帝國理工大學等研究機構的學者SCI他引1500餘次，SCI論文總數和SCI他引次數在國內外同類研究機構中名列前茅。其中，ESI（前1%）高被引論文7篇，ESI（前10%）高被引論文76篇，並有1篇論文被列為2011年中國百篇最具影響國際學術論文。
（2）理論與方法創新，推動學科發展
實驗室近五年來，始終圍繞成形過程數位化、快速成形技術、高性能材料製備等領域的前沿問題開展研究，通過理論和方法的創新，推動了學科的發展。
（3）技術突破，引領行業的技術進步
作為2011年的中國十大科技進展的 “世界最大雷射快速製造裝備”，引領了快速成形技術的發展方向，所開發的HRPS系列選擇性雷射燒結成形機，已成為相關行業套用的主流裝備；研製出的注塑成形模擬軟體華塑CAE、鑄造成形模擬軟體華鑄CAE、板料成形模擬軟體FASTAMP以及模具設計製造管理系列軟體，已成為零部件成形製造和模具行業套用的主流軟體，在推動行業技術進步方面發揮了重要的作用；提出的閉式模鍛精確控制成形方法，使冷精鍛成形精度達到了7級標準，提前10年實現了《中國機械工程技術路線圖（2020-2030年）》（中國機械工程學會）中的規劃目標；研製的智慧型化注塑機，引領了我國的高端注塑機裝備由數控化向智慧型化發展。
（4）產學研合作，在國民經濟和國防建設中發揮了重要作用
實驗室的相關研究成果通過產學研合作的方式，已在國內1500多家企業、研究機構獲得套用，取得了顯著經濟和社會效益，解決了一批國民經濟和國防建設中的重大關鍵技術難題，在國民經濟和國防建設中發揮了重要的作用。
