科研资源共享
根据国家中长期科技发展规划关于制造业的发展战略和国家装备制造业的发展需求,本实验室在985二期“先进成形制造”科技创新平台的建设过程中,完成以下四个综合实验平台的建设:
1. 数字化制造及物理模拟实验平台
该实验平台将提供开展材料成形制造复杂过程(铸造、塑性加工、焊接、热处理)数字化和物理模拟的环境,该实验平台具有系统性、配套性和完整性,可以涵盖现代材料加工所涉及的各学科分支。其中包括:
(1)数字化分析的软件系统
包括通用商业化软件平台(ANSYS,MSC/PATRAN/NASTRAN/MARC/DYTRAN,ABAQUS,DEFORM),自主知识产权软件FT-Star。
(2)数字化分析的硬件系统
包括SGI、HP系列工作站12台套,分布式微机平行处理机群(16节点),高性能微机系统40台套。
(3)物理模拟实验系统
包括材料性能物理模拟的实验系统GLEEBLE 1500D,连铸及压铸水力学模拟系统,测试数据采集系统,凝固模拟直接观察实验装置。
2. 先进材料制备及成形实验平台
(1)轻金属成形制造实验平台
凝固与铸造实验的仪器设备包括:BD650V4-N日本东洋650吨全自动镁、铝合金压铸系统;德国富来DKA580-62型630吨镁合金冷室压铸机;香港力劲DC160型160吨镁合金热室压铸实验系统;半固态成形实验系统(浆料制备、流变性能测试、压铸);藕状规则多孔金属制备与成形实验装置;高温高压定向凝固成形实验系统。
合金熔炼与再生实验的仪器设备包括:铝、镁合金熔炼、浇铸实验系统多台;镁合金回收再生实验系统;真空感应熔炼实验系统。
合金分析与测试实验的仪器设备包括:Noephot32金相显微和图象分析实验系统;海啸RAID图形工作站;DMP-3A10金相研磨抛光系统;液态金属非平衡状态测评实验系统; BUSDAQ-2型CANBOS数据采集系统。
(2)先进材料成形制造基础实验平台
建立较为完备的先进材料制备技术、材料力学性能和物理性能测试的基础实验平台。可以为先进成形制造技术中所涉及到的材料学基础性问题以及材料制备新技术的研究提供实验手段。整合实验室现有的仪器设备并通过多种资金渠道购置仪器设备,建立先进材料(包括重要的工程材料、与能源和环境保护相关的功能材料等)制备实验系统;先进材料成形技术(包括具有优良耐磨耐蚀性能的重大零部件表面成形技术、重要零部件超精确柔性成形技术、功能表面的成形技术等)实验系统;材料力学、电学、光电学等性能的测试系统。
该实验平台的仪器设备包括:数字成像显微镜、原子力显微镜、太阳能模拟器以及I-V测试仪、BET比表面积测试仪、Rbin超级电容器测试仪、BD-90半导体电阻测试仪、724型可见光分光光度计、万分之一电子天平、10T拉伸机、电化学综合测试仪;F100-750/13高温电阻炉、SR150-1000/12管式电炉、低温离子渗硫台、真空烧结炉、CVD镀膜机、四源电子束蒸发镀膜机、3靶位中频交流磁控溅射镀膜机、C/C复合材料CVI炉、材料成形热压机等。
3. 激光加工与快速制造实验平台
(1)激光加工实验平台
该实验平台可以为开展激光直接制造、激光焊接与切割、激光表面改性等激光快速成形制造技术的研究提供有效的实验手段。
该实验平台包括:美国PRC3000型3kW快轴流CO2激光器(配四轴和三轴联动两个数控工作台);2-3kW YAG激光器一台;智能化激光-电弧复合焊接系统一套;25W金属腔封离型CO 2激光器与碳纳米管宏观体激光加工系统;30W脉冲Nd:YAG光纤输出激光系统;激光焊接过程实时监测与自动寻优闭环控制系统;激光快速制造系统(包括检测与控制单元、激光熔池红外测温仪、系列同轴送粉喷嘴和高精度高稳定性多路送粉器)。
(2)生物材料与细胞微成形实验平台
生物材料与细胞微成形是生物制造工程的关键技术。生物物质(如各种细胞、调控蛋白、基因以及各种生物工程材料等)的精确输送、排布、连接以及构形的精确成形,对细胞的生长、发育乃至组织形成等生命活动都会起到重要的作用。
已有的相关设备包括:CCA-II细胞受控组装机;TissueForm-II生物材料低温沉积成形机;BioMEM-350生物材料熔融挤出成形机;针尖引导直写式微沉积喷射系统(NSFC基金支持研制);电纺丝设备(NSFC基金支持研制);2×20m2百万级超净室;AIR TECH超净细胞操作台;MCO-15AC培养箱;Olympus CK40倒置显微镜;OLYMPUS BX51正置显微镜及数码成像系统;Bio-RAD Model680酶标仪;LD5-10低速离心机。
计划建设的激光引导单细胞沉积系统是一种精确的、可对单个细胞进行定点沉积操作的先进生物制造设备。这对于研究细胞与细胞、细胞与调控因子、细胞与材料间的相互作用有着非常重要的意义。该系统包括:800纳米激光器;亚微米级微动平台;体视显微镜等。
4. 检测与控制技术实验平台
针对材料加工过程的实时检测控制、复杂装备运行状态的在线监测控制、产品质量的无损检测和评估,建立较为完善的测控技术实验研究平台,能够在成形制造重大装备研制和航天、核能等重要工程建设中发挥作用。
整合实验室现有仪器设备并适当采购配置,建立或完善以下实验装置:超声波检测实验系统;声发射检测实验系统;电磁检测实验系统;结构光三维形面无接触测量实验系统;视觉信息传感和彩色图像处理实验系统;基于多总线的分层递阶控制实验系统;机器人化激光加工和电弧焊接实验系统;FMS实验系统(由多自由度机械手、数控加工中心、自动导引小车、立体仓库等组成)等。