企业资讯·精工科技：模拟仿真技术，开启装备制造新纪元！
在高端装备制造领域，模拟仿真技术正从“辅助工具”蜕变为驱动产业变革的关键动力。
近日，我们从公司创新研究院了解到，通过数字孪生、多物理场耦合等前沿技术，装备研发正从依赖物理试错的传统模式转向“虚拟验证－精准迭代”的智能化路径——无论是优化生产效率、缩短设备开发周期，还是降低 制造成本、开拓高附加值市场，仿真技术都在重构装备制造的底层逻辑。
接下来，本文将从效率跃升、设计革新、成本优化、市场拓展四大维度，揭示模拟仿真如何赋能装备制造迈向高端化、智能化、绿色化的技术支撑。
模拟仿真在提高生产效率方面发挥着重要作用。通过将设计与分析过程集成，可以实现快速迭代和优化。在许多行业，模拟仿真可以将实验周期缩短50%～90%。
图1 搅拌釜流场模拟（a）相分布图（b）液相流线-流速分布图
例如，碳纤维是复合材料预制体主要成分，丙烯腈聚合反应是碳纤维原丝生产过程中的关键步骤，聚合液的均匀流动是获得良好聚合效果的必要前提，因此模拟不同类型的螺带式搅拌器和不同转速下的釜内流体状态对生产过程有着极为重大的意义，如图1所示。
复合材料制造装备设计中同样经历着优化革新。创新研究院团队通过有限元分析（FEA）、计算流体动力学（CFD）等模拟对装备的性能进行评估，从而识别了装备设计中的潜在问题。
图2 沉积设备模拟（a）温度分布图（b）水平方向的流场分布图
例如，在设计制造化学气相沉积设备时，团队通过将机理模型集成制作为仿真APP，模拟不同结构和工艺对设备内部的温度、流速分布的影响，通过正交模拟结果的比对进而得出了最佳结构、工艺组合，如图2所示。
实时仿真可有效降低装备使用时的生产制造成本。基于对集成了机理模型的仿真APP的使用，将使得生产制造不再过度依赖于周期长、成本高的实验试错过程。在设计和使用阶段快速运行分析，即可获得实时的结果。这种技术支持，可以快速响应客户需求以及市场所需，在装备制造应用中显得尤为重要。
图3 复合材料制备CVI模拟（a，b）微观沉积机理研究（c）模拟优化前的沉积产品（d）模拟优化后的沉积产品
例如，团队在使用自主研制的化学气相沉积炉进行复合材料制备时，针对不同沉积需求的产品，进行了工装设计以及工艺（流量、温度、压力等）优化，对沉积过程及结果进行预测，如图3所示，改良后的产品均匀性提高了41%。
这不仅减少了传统试验的时间，还在早期阶段发现潜在的加工难点，优化生产方式的同时，有效降低了复合材料制备过程中的浪费，也大幅提高了产品的合格率，强有力地提升了装备的竞争力。
令人振奋的是，模拟仿真技术通过精准预测碳碳复合材料在实际工况中的性能表现，为替代传统金属材料（如钢、铝合金、镁合金）提供了科学依据。
例如，团队借助数字化建模与模拟分析，可快速优化材料结构设计，在保证力学强度、热稳定性等核心指标的前提下，实现部件重量显著降低（较金属减重30%～50%），同时提升了耐高温、抗腐蚀等特性，如图4所示。
图4 CVI制备的碳碳复合材料喷管3D模拟图
此外，模拟仿真还推动了碳碳复合材料在航天部件、新能源汽车、高端工业装备等领域的应用拓展，刺 激市场对专用制造装备（如化学气相沉积炉、超高温石墨化炉、智能成型设备）的需求增长，形成从材料创新到装备升级的产业链协同发展。
当装备制造的竞争焦点从“规模扩张”转向“价值升级”，模拟仿真技术正在为行业打开全新的增长空间。从设计阶段的智能优化到生产环节的实时调控，从专用装备的迭代开发到高精度制造工艺的突破，仿真能力已成为衡量装备企业核心竞争力的关键指标。
随着航空航天、新能源等高端领域对复杂装备需求的激增，以仿真技术为支撑的数字化研发体系，不仅加速了装备性能的跨越式提升，更催生出智能化产线、自适应控制系统等新一代制造装备。这场由仿真驱动的技术革命，正在重塑全球装备制造业的竞争格局。
