材料成形与模具技术国家重点实验室（华中科技大学）

材料成形与模具技术国家重点实验室是国家在材料成形、新材料和模具技术领域建设的国家重点实验室。面向国民经济和国防建设中的重大需求，围绕材料制备与成形领域的基本科学问题和学科前沿，开展应用基础研究和技术创新，突破关键科学技术问题，促进成果应用，在引领行业发展、以及国民经济和国防建设中发挥不可替代的作用，努力将实验室建设成为材料成形与模具技术领域国际一流的科学研究、人才培养和学术交流的基地。

实验室是依托华中科技大学材料科学与工程国家一级重点学科进行建设的，人才队伍主要由该学科领域的一批高素质的科研人员组成。现有固定研究人员60名，其中，中国工程院院士1名、国家杰出青年科学基金获得者3名、长江学者特聘教授1名、千人计划学者4名、国家人事部百千万人才2人、教育部新世纪优秀人才8名、973计划项目咨询专家1名、863计划主题专家1名、国家自然科学基金委专家评审组成员3名、国务院学位委员会学科评议组成员1名。固定人员中教授38人、副教授12人、中级和科研辅助人员9人、专职管理人员1人，90%以上具有博士学位，平均年龄45岁。实验室现有教育部创新团队2个，湖北省自然科学基金创新群体5个。已形成一支能够承担国家重大科研项目、积极参与国际竞争、学术气氛活跃、作风严谨、富有朝气的研究队伍。现任实验室主任为李建军教授，学术委员会主任为卢秉恒院士。

实验室的研究目标为：材料及其成形是支撑国民经济发展与国防建设的基础技术，在航空航天、汽车、船舶、能源、机械等领域内发挥着不可替代的作用，其发展水平是衡量国家装备制造业自主创新能力的主要标志之一。 在国家安全形势、国际竞争压力、能源危机和环境污染日趋严峻的环境下，发展高端制造装备、新能源装备、高性能运载装备及新型武器装备，已成为国家重要战略需求。这些装备高性能化要求的不断提高，其关键零部件也日趋复杂化、大型化、整体化和薄壁化，并要求成形工艺日趋复合化与精密化，对材料及其成形制造技术提出了越来越高的要求。面对这些挑战，需要我们不断深入探索材料成形过程的机理与规律，解决材料成形过程中的材料形变规律、材料组织结构与性能、控形控性成形方法这三个基本科学问题。

实验室以材料形变规律-控形控性方法-材料组织结构与性能为研究主线，形成了以下五个主要研究方向：材料成形过程模拟理论与方法、数字化模具设计制造技术、快速成形与快速制模、精密成形工艺与装备、先进材料制备与应用。各研究方向的主要研究内容为：

研究材料在固态、液态条件下的形变（流变）规律和多场、多尺度下各因素间的耦合作用机制，构建成形过程的计算模型，建立快速精确的数值计算方法，为全面真实地掌握材料的形变规律及机理、组织结构演变和性能预测提供技术支撑。

研究面向模具开发全过程的智能化设计、自动化制造、精益化生产过程优化控制的理论与方法，建立模具设计制造的数字化平台，克服模具开发过程中过于依赖经验造成的低效率、低可靠性的瓶颈问题，使模具设计制造由经验走向科学。

研究激光与材料的相互作用机理，建立快速成形过程中零部件性能与精度的控制方法，形成材料-工艺-装备一体化的成套技术体系，解决大型复杂高性能零部件的快速整体成形制造难题。

研究材料在力场/温度场作用下的组织结构演变及形变规律，建立成形过程的控形控性方法，形成精密成形工艺-装备成套技术体系，解决高性能零部件的高效、高精成形制造难题。

重点围绕高性能工模具材料、合金材料、复合塑料、新能源材料、纳米材料的制备与应用，研究材料成分、制备工艺、组织结构与性能之间的关系，以及外场作用下的材料组织结构演变机制，建立高性能材料的设计与制备方法，满足关键零部件或器件对高性能材料及其成形技术的需求。

实验室下设材料成形过程模拟理论与方法、数字化模具设计制造技术、快速成形与快速制模、精密成形工艺与装备、先进材料制备与应用等5个研究室和负责对外开发技术服务、承接模具业务的精密模具技术中心。

近年来，材料成形与模具技术国家重点实验室先后承担了100多项研究课题，其中国家科技攻关项目2项，973项目2项，863项目5项，自然科学基金项目32项，省部级项目80多项，国际合作项目5项。在这些项目的大力支持下，实验室的应用基础研究和技术创新能力得到不断的提高，取得了一批高水平的研究成果，先后获得国家级奖励2项，省部级奖励10余项，发明专利30余项，发表论文1000余篇。在近20年的研究开发工作中，培养了一批技术骨干，积累了丰富的软件开发经验和大量的硬软件支撑条件。

华中科技大学模具技术国家重点实验室的主要成果包括：

1、快速成形系统及设备：包括LOM、SLS以及FDM三种成熟技术和批量化生产设备，金属板料无模成形技术及设备，可以实现快速制造以及反求制造。以上设备及技术获得国家发明奖及专利多项，并实现了完全市场化、产业化运作，目前已经在国内100余家企业以及高校得到实际应用，主要包括重庆建设集团、西北工业大学等。

2、模具企业管理信息化系统－eMan是专门针对模具企业管理特点所开发的专用系统，具备工时统计、模具进度实时监控及优化排程等突出功能，从而可以显著缩短模具制造周期，并为模具成本控制提供详实的数据。目前已经在国内几十家外资、国有、民营企业得到了成功实施应用，典型用户包括一汽模具、比亚迪集团、无锡国盛、贝尔罗斯、宁波双林、福建浔兴、广东科尔、滁州经纬等。

3、专用CAD系统定制开发，是专门面向不同企业的设计需求而定制开发，因此能够极大地提高企业的设计效率。实验室已与美国UGS公司，以及海尔、科龙、康佳、国盛等大型模具企业进行了卓有成效的合作开发。

4、新型模具材料如GM钢、5NiSCa钢等在国内企业广泛应用。另外，模具表面处理技术主要是激光表面强化技术和激光表面修复技术也实现了产业化。

5、塑料模CAD/CAE/CAM软件－HSCAE可以模拟塑料成形过程中的压力场、温度场及塑料三维流动填充，从而可以分析融合纹位置，并预测可能产生的翘曲、变形等表面缺陷。目前装机数达400余套，典型用户包括海尔、康佳等知名企业。

6、板料冲压成形快速分析软件－FASTAMP是板料成形过程模拟软件，能够预测板料成形过程中可能发生的破裂，起皱等冲压工艺设计问题，有效避免盲目投入模具生产可能造成的经济损失。系统已经在国内20余家企业及高校中得到了应用，主要用户包括东风汽车模具有限公司、中国航天三院等。

7、铸造模CAD/CAE/CAM软件－华铸CAE在150余家用户中推广应用，主要用户包括东风汽车公司铸造厂、一汽铸造一厂、哈尔滨爱迪压铸有限公司等企业。基金属陶瓷的制备及其刀具开发－该方法已获国家专利，刀具生产已实现批量化和产业化。模具表面激光强化与修复技术及装备－能够对模具型面进行微变形强化处理，对破损的模具型面进行快速修复。

实验室还能提供的其他科研成果及技术包括：锻压设备的改造；反求工程所需设备和软件系统；塑性成形新工艺及模具等。

近五年来，实验室始终坚持“开放、交流、联合、竞争”的指导思想，在科学研究、人才培养、学术交流、平台建设等方面开展了卓有成效的工作。承担了一批国家重大项目，取得了一批重大研究成果；引进、培养了一批拔尖优秀人才，优化了实验室队伍结构；开展了广泛深入的学术交流，扩大了实验室的影响；进一步完善了科研平台，支撑了实验室开展高水平的研究。近年来实验室累计承担了大量国家及省部级和横向科研课题，开展了卓有成效的研究工作。 实验室的科研成果在国内外具有重要的学术影响，推动了学科发展，引领了行业技术进步，并在国民经济和国防建设中发挥了重要的作用：

（1）在国内外具有重要的学术影响；

实验室近五年来共获得国家级奖励4项、省部级一等奖9项；快速成形领域的研究成果被两院院士评为2011年中国科技十大进展；注塑成形过程模拟技术的研究成果被佐治亚理工大学Cardorz教授评价为注塑成形技术发展史上的重要里程碑；冲压成形过程模拟技术的研究成果被国际领先的板料成形模拟软件公司ETA评价为国际领先，并被纳入DYNAFORM系统中在全球发布；实验室与国际领先的CAD/CAM公司Siemens PLM联合研制的连续模设计系统在全球销售千余套，用户遍及欧美、日本等发达国家和地区，在国际模具行业产生了重要的影响。近五年，实验室共发表SCI学术论文604篇，并被美国Las Alamos国家实验室、麻省理工学院、佐治亚理工大学、伦敦帝国理工大学等研究机构的学者SCI他引1500余次，SCI论文总数和SCI他引次数在国内外同类研究机构中名列前茅。其中，ESI（前1%）高被引论文7篇，ESI（前10%）高被引论文76篇，并有1篇论文被列为2011年中国百篇最具影响国际学术论文。

（2）理论与方法创新，推动学科发展

实验室近五年来，始终围绕成形过程数字化、快速成形技术、高性能材料制备等领域的前沿问题开展研究，通过理论和方法的创新，推动了学科的发展。

（3）技术突破，引领行业的技术进步

作为2011年的中国十大科技进展的 “世界最大激光快速制造装备”，引领了快速成形技术的发展方向，所开发的HRPS系列选择性激光烧结成形机，已成为相关行业应用的主流装备；研制出的注塑成形模拟软件华塑CAE、铸造成形模拟软件华铸CAE、板料成形模拟软件FASTAMP以及模具设计制造管理系列软件，已成为零部件成形制造和模具行业应用的主流软件，在推动行业技术进步方面发挥了重要的作用；提出的闭式模锻精确控制成形方法，使冷精锻成形精度达到了7级标准，提前10年实现了《中国机械工程技术路线图（2020-2030年）》（中国机械工程学会）中的规划目标；研制的智能化注塑机，引领了我国的高端注塑机装备由数控化向智能化发展。

（4）产学研合作，在国民经济和国防建设中发挥了重要作用

实验室的相关研究成果通过产学研合作的方式，已在国内1500多家企业、研究机构获得应用，取得了显著经济和社会效益，解决了一批国民经济和国防建设中的重大关键技术难题，在国民经济和国防建设中发挥了重要的作用。