第1章 高端新材料制造概述 001
1.1 材料制造技術的分類 002
1.2 高端新材料制造的特征 002
1.2.1 材料的高性能制造 003
1.2.2 復雜構件的整體化、大型化與輕量化制造 004
1.2.3 材料、結構與工藝的一體化制造 006
1.2.4 高端構件的低成本綠色制造 006
1.3 傳統(tǒng)研發(fā)模式遇到的問題與挑戰(zhàn) 007
1.4 制造業(yè)數(shù)字化與人工智能技術的發(fā)展現(xiàn)狀 009
1.5 數(shù)據(jù)驅動的材料智能制造研發(fā)模式的變革與機遇 010
1.6 本書的主要內容 012
參考文獻 013

第2章 高端新材料智能制造共性關鍵技術 015
2.1 概述 016
2.2 面向工程應用的基礎數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫技術 017
2.2.1 技術內涵 017
2.2.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀 019
2.2.3 問題與挑戰(zhàn) 026
2.2.4 發(fā)展思路與方向 028
2.3 高端新材料成形智能設計技術 029
2.3.1 實驗數(shù)據(jù)驅動的材料成形智能設計 029
2.3.2 集成計算驅動成形智能設計 034
2.3.3 工業(yè)大數(shù)據(jù)驅動成形智能設計 040
2.4 高端新材料成形過程在線檢測與智能感知技術 045
2.4.1 傳感器與在線檢測技術 045
2.4.2 高端新材料智能感知技術 057
2.4.3 發(fā)展思路與方向 065
2.5 高端新材料智能成形過程預測與控制技術 067
2.5.1 工業(yè)信息物理系統(tǒng) 067
2.5.2 數(shù)字孿生系統(tǒng) 072
2.5.3 工業(yè)大數(shù)據(jù)與人工智能 076
2.5.4 典型應用案例 080
2.5.5 發(fā)展思路與方向 086
2.6 高端新材料智能成形系統(tǒng) 087
2.6.1 技術內涵 087
2.6.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀 090
2.6.3 典型應用案例 094
2.6.4 發(fā)展思路與方向 101
2.7 高端新材料智能成形技術存在的問題與發(fā)展趨勢 102
參考文獻 104

第3章 高端新材料智能鑄造成形與應用 109
3.1 智能鑄造技術體系 110
3.2 鑄造工藝智能設計技術 111
3.2.1 澆冒口系統(tǒng)自動設計與優(yōu)化技術 111
3.2.2 數(shù)據(jù)驅動鑄造工藝設計與優(yōu)化技術 115
3.2.3 鑄造熱物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫構建及參數(shù)反求技術 118
3.3 鑄造成形過程控制技術 120
3.3.1 多源異構數(shù)據(jù)變頻柔性采集技術 120
3.3.2 復雜工序下多源異構數(shù)據(jù)在線智能感知技術 122
3.3.3 鑄件內部缺陷/力學性能/組織成分在線預測與控制技術 125
3.3.4 異步工序質量在線協(xié)同調控技術 127
3.3.5 智能鑄造數(shù)字孿生系統(tǒng) 128
3.4 智能化鑄件質量控制技術 131
3.4.1 X射線內部缺陷智能檢測技術 131
3.4.2 可見光表面缺陷智能檢測技術 136
3.4.3 藍光外觀尺寸變形智能檢測技術 137
3.4.4 鑄造質量大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng) 140
3.4.5 鑄造決策分析與支持系統(tǒng) 142
3.5 智能鑄造產線、智能工廠與數(shù)字化管理系統(tǒng) 145
3.5.1 高端新材料智能鑄造成形裝備 145
3.5.2 高柔性高集成的鑄造EMPS智能系統(tǒng) 148
3.5.3 鑄造車間智能排產調度系統(tǒng)—APS系統(tǒng) 150
3.6 典型應用 153
3.6.1 航空領域：鈦合金熔模精密鑄造應用案例 153
3.6.2 航天領域：高溫合金鋁合金熔模精密鑄造應用案例 155
3.6.3 軌道交通領域：特種鑄鐵鑄鋼熔模精密鑄造應用案例 157
3.6.4 兵器領域：鋁合金精密鑄造應用案例 161
3.7 政策與措施建議 162
參考文獻 163

第4章 高端新材料智能鍛造成形與應用 169
4.1 智能鍛造技術體系 170
4.2 智能鍛造關鍵技術 171
4.2.1 鍛造過程宏微多場智能在線監(jiān)測技術 171
4.2.2 基于數(shù)據(jù)與機理的鍛造工藝規(guī)劃與決策技術 174
4.2.3 鍛造成形-組織-性能智能模擬計算方法 175
4.2.4 智能鍛造協(xié)同控制技術 175
4.2.5 存在問題與挑戰(zhàn) 177
4.2.6 發(fā)展思路與重點方向 178
4.3 鍛造大數(shù)據(jù)與軟件技術 179
4.3.1 概念與內涵 179
4.3.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 181
4.3.3 存在問題與挑戰(zhàn) 184
4.3.4 發(fā)展思路與重點方向 184
4.4 智能鍛造系統(tǒng) 185
4.4.1 概念與內涵 185
4.4.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 186
4.4.3 存在問題與挑戰(zhàn) 191
4.4.4 發(fā)展思路與重點方向 191
4.5 典型應用 192
4.6 政策與措施建議 193
參考文獻 193

第5章 高端新材料智能增材制造與應用 197
5.1 智能增材制造技術體系 198
5.1.1 智能增材制造的必要性 198
5.1.2 智能增材制造概要與技術體系 201
5.2 智能增材制造共性關鍵技術 204
5.2.1 面向增材制造的結構設計技術 204
5.2.2 高精度多尺度仿真模擬技術 208
5.2.3 在線監(jiān)測與智能反饋技術 214
5.2.4 機器學習與大數(shù)據(jù)技術 221
5.2.5 高通量/多材料增材制造技術 231
5.2.6 智能工廠技術 236
5.3 智能增材制造核心軟件與成套裝備 239
5.3.1 核心工業(yè)基礎軟件 239
5.3.2 成套裝備 249
5.4 增材制造專用高端新材料研發(fā) 258
5.4.1 增材制造專用高端新材料研發(fā)概述 258
5.4.2 增材制造專用高性能金屬結構材料研發(fā)現(xiàn)狀 260
5.5 智能增材制造工程應用案例 271
5.5.1 我國北航大型鈦合金整體葉盤智能增材制造技術 271
5.5.2 美國Relativity Space公司智能3D打印裝備技術 272
5.5.3 美國Optomec公司葉片自動修復制造技術 273
5.5.4 德國Fraunhofer智能增材制造虛擬實驗室 275
5.6 政策建議 276
參考文獻 277