课题组概述:
课题组面向新能源汽车、航空航天、国防军工领域的移动式/轻量化矢量关键构件的柔性制造趋势,致力于推动数字孪生、工业大数据、云计算、轮廓检测技术等智能制造技术和包括辊压成形在内的精密制造工艺结合,并开发出适用多类型工业场景的高柔性自适应智能辊压装备和系统。课题组拥有丰富的多学科交叉互融背景的研发和运营团队,先后突破了柔性生产、生产数据可视化、远程监控、AI智能决策、产品精度自检、多轴联动精准控制与工艺解析关键技术及在线自适应纠偏关键技术,这些技术有效的提高了材料成材率,产线效率和产品质量稳定性,突破了传统制造高度依赖工程师经验等瓶颈问题,赋能精密制造及高端装备业的智能化和数字化升级。课题组自主研发了国内首台多自由度管/型材并联机构智能成形装备,打造了世界一流的等材制造“工业母机”,在总体制造体系、高矢量运动解析以及综合功能方面不断优化和提升,为我国在轻量化关键构件领域打造了世界一流的数字化黑灯工厂,相关技术成果在新能源汽车,航空航天中的轻量化矢量构件的制造领域有着广阔的市场前景,在多个应用领域起到重要支撑效果。
实验室环境
实验室平台
团队课题组项目经费充足。欢迎具有计算机科学/软件工程/自动化/数学/固体力学/机械工程/材料成型及控制工程基础的本科毕业生报考,特别欢迎对面向新能源产业的金属成形工艺和装备开发研究,国产工业软件开发有强烈兴趣的同学加盟,同时也欢迎勤奋刻苦的有志青年考生。课题组常年开放以上背景的博士后、博士、硕士招生。
科研项目:
(1)XXX材料的开发和应用
(2)深圳市精准结构材料重点实验室筹建项目
(3)声波在孔洞中的损耗研究
(4)基于原位反应的喷墨打印柔性超材料研究
(5)氢燃料电池轻合金双极板微辊冲复合成形机理和应用研究
研究方向1:数字孪生
实现基于VR技术的unity虚拟场景高保真搭建,通过链接,实现双向控制与数据监控,为无人化工厂创造条件。适用于设备使用培训,远程调试等。
研究方向2:工业大数据
工业大数据作为工业元宇宙中的数字资源,推动传统工厂向智能工厂升级,核心在于实现工业大数据在传统工厂的全面应用。大数据的概念并不是“空中楼阁”,在将大数据的理念与传统工厂/制造业结合的过程中,攻克工业大数据关键技术等‘卡脖子’问题是实现大数据理念的关键。目前针对大数据的新型处理技术包括大数据的采集技术、存储技术、分析及挖掘技术、可视化呈现技术等。其中工业大数据技术的要点在于推动核心重点工业数据全面采集,加快工业设备互联互通,推动工业数据高质量汇集,建立具有行业标准的工业大数据储存平台、仓库、集市等。
课题组组对辊压生产中的回弹和长轴应变等关键结果参数,利用机器学习算法建立预测模型。模型数据来源于Abaqus和copra仿真,且数据经过实际实验对比验证其准确性、有效性、可靠性。通过大量的仿真结果,建立通过辊压工艺参数以及板材属性参数来预测回弹等结果参数的机器学习模型。在该机器学习预测模型基础上,编写最优化算法来实现决策模型,该决策模型可以为当前的板材找到结果参数最优的工艺参数。最终可将该决策模型封装到硬件内部,与实际辊压机器对接,使得辊压流水线拥有自决策调优功能。
研究方向3:辊压工业CAD/CAE软件二次开发
课题组基于ABAQUS开发具备自主知识产权的用户可视化界面和设计仿真工具,用于指导产线模具设计和加工过程预测。软件可视化界面包括有工艺参数,模具参数,材料参数等信息,设计界面包括辊花和模具设计模块,可输出标准工程制图。仿真模块可以输出回弹预测结果。工具功能包括:根据给定的/自定义的多段线生成断面;自动辊花图生成;轴线自定义;DTM仿真计算;轧辊设计;Abaqus仿真模型自动化建模等功能。
研究方向4:在线轮廓扫描检测与3D-DIC检测
数字图像相关方法(DIC)是一种非接触式全场光学测量方法,在许多领域已被用于物体表面位移和应变的测量。其具有非接触式测量、高精度、大范围测量、实时测量等优点。将其用于零件检测,可以准确获取零件的变形情况。但DIC也有诸多局限,如对表面纹理较少的物体的测量灵敏度较低、对环境的要求较高,需要在光线充足、无风、无震动的环境下进行测量、需要对大量的图像数据进行处理和分析,需要较高的计算能力和专业技术支持、设备和软件成本较高,对于一些应用场景较为有限。若要将其与工业生产相结合,存在着诸多技术难点。
以辊压成形为例,工件在快速连续制造过程中具有很高的运动速度,生产环境和工件本身都存在振动,这给图像捕捉和识别带来了很大的困难;同时DIC需处理大量的图像数据,需要耗费大量计算资源,这对实时性和成本控制十分不友好。
团队正在探索如何将数字图像相关方法应用到工业生产中,研究出可以高效、低成本检测零件变形情况的方法。
研究方向5:新能源汽车关键件优化制造
团队将辊冲成形技术应用在双极板制造中,可以避免两种传统工艺成形零件的常见问题,如辊压成形的冗余变形多,无法成形变截面(受限于轧辊只有一个固定自由度),和冲压成形的载荷大,模具磨损严重,材料易开裂等,从而极大的提高PEMFC的性能。
研究方向6:热辊压
课题组正在进行热辊压装备与工艺技术的开发。目标是实现最高强度不低于2100MPa钢零件的稳定生产,生产效率比传统热冲压成形提高100%。