[00944512]模具表面激光增材仿生再制造技术及应用

该项目是对模具功能表面进行激光仿生强化和失效表面进行激光增材仿生修复再造，属于增材制造与激光制造领域，是“中国制造2025”的一个重点研究领域。模具延寿是模具设计、制造和生产应用过程需要解决的重大共性关键技术，针对该问题，该项目从仿生角度出发，通过对耐磨损、抗疲劳生物原型等的研究，利用激光增材实施仿生强化及修复再制造，将生物耐磨损、抗疲劳结构在模具表面加以“复制”，形成耐磨损、抗疲劳的仿生结构层，从而大幅度提高和延长模具使用寿命，取得了一系列创新性成果，主要技术内容如下： (1)以模具表面形态、材料、结构为研究对象，从模具表面仿生强化及修复再造角度，建立了模具表面仿生修复失效区域特征分类模型和声发射辅助同轴视觉热丝小功率激光模具修复状态识别模型的理论方法，为激光模具修复自动化、智能化提供理论和技术支持。研究成果为国内领先。 (2)针对模具表面失效区域不同分类特征，研究了将抗裂耐磨生物原型结构和形态“复制”到模具表面的仿生单元体和仿生结构体设计方法及其抗裂耐磨机制，建立了模具表面修复耦合仿生抗裂耐磨模型。研究成果为国内领先。 (3)从仿生和减小应力应变双重角度，研究基于机械仿生理论、计算机数值模拟技术、激光熔注技术、模具失效与实验分析相结合的模具表面仿生再制造方法，实现了模具表面耐磨、抗裂和强韧性等多问题一种技术解决。研究成果为国内领先。 (4)开发出了完全拥有自主知识产权的五轴数控模具激光仿生强化及修复再造装备，建立了具有工况环境选择性和结构空间调制能力的多层次模具表面激光仿生强化及修复再造模型，在企业模具表面进行仿生强化及修复再制造的应用。研究成果为国际先进水平。 项目已获得发明专利2项，软件著作权1项，发表SCI/EI检索论文16篇，编著1部，培养研究生15人，项目成果突破了传统模具表面强化及修复再造的概念，达到国内领先水平，产生直接经济效益10347万元。研究成果具有节能降耗特点，如果投资模具产值100亿元，至少可节约15亿元生产成本，具有广阔推广应用前景和显著的社会经济效益。