案例分享 | 基于集成计算材料工程动车铝合金焊材设计虚拟仿真实验

新质生产力是创新起主导作用，摆脱传统经济增长方式、生产力发展路径，具有高科技、高效能、高质量特征，符合新发展理念的先进生产力质态。新材料是指新近发展或正在发展的，具有优异性能的结构材料和有特殊性质的功能材料。作为新型工业化的重要支撑，新材料产业是国家大力发展的战略性新兴产业之一，也是加快发展新质生产力、扎实推进高质量发展的重要产业方向。

在当今这个技术日新月异的时代，教育领域也在不断寻求创新。恒点智能教育致力于将最新的科技融入教学之中，特别是在材料工程领域，恒点推出了一项革命性的项目——基于集成计算材料工程动车铝合金焊材设计虚拟仿真实验。本文将详细介绍这一项目如何通过虚拟仿真技术，革新材料工程教育。

【背景与痛点】

材料工程专业的学生在铝合金焊材设计的学习过程中面临着多重挑战。实验室资源有限、材料消耗及设备投入导致的实验成本高昂、安全风险等因素限制了学生的实践机会；实验周期长且难以模拟全部工况；并且，物理、化学机理难以直观呈现，影响了学生的理解。而实验教学对于应用性较强的材料工程学科有着不可替代的重要作用，因此当前的教学瓶颈不仅影响了学生的学习效率，也制约了他们的创新能力培养。

【解决方案】

恒点智能教育推出的虚拟仿真实验项目，为学生提供了一个全新的学习平台。虚拟仿真参考真实数据，通过三维图像加以呈现，构筑高度仿真的实验教学环境。这种模拟实践不仅安全，减少了材料消耗与设备投入，并且可以在缩短实验周期的同时模拟各种工况，为学生提供了一个无风险且低成本的学习平台。在这个平台上，学生可以在虚拟环境中安全、经济地进行实验操作，无需担心实际实验中的风险和成本问题。

【实验细节】

恒点智能教育的虚拟仿真实验项目，以其独特的设计原则和亮点，为材料工程教育带来了革命性的变化。本项目的核心在于让学生通过虚拟操作掌握合金成分的选择、配料算法和熔炼过程。学生将在虚拟环境中学习如何控制保护气体压强、电弧电流等关键参数，这些都是通过真空电弧熔炼和真空感应熔炼技术实现的。

进一步地，项目通过激光焊接背景认知模块，让学生深入了解激光焊接技术及其在精密焊接中的应用。这种技术的学习，对于学生掌握现代焊接技术至关重要。同时，焊料成分设计模块让学生通过安全规范学习，了解铝合金焊料的性能指标和成分构成，这对于他们未来在材料科学领域的工作至关重要。

在焊料制备与检测环节，学生将在3D模型还原的实验室内进行实验，这不仅提高了实验的可操作性，还让学生能够直观地看到参数设置对实验结果的影响。这种直观的反馈机制，极大地促进了学生对理论知识的理解和实验技能的提升。

恒点智能教育的虚拟仿真实验允许学生进行多次实验操作，优化焊料制备和焊接参数。这种反复实践的过程，不仅加深了学生对理论知识的理解，也锻炼了他们的实验技能和创新能力。学生可以在虚拟环境中不断尝试和犯错，而无需担心实际实验中可能遇到的风险和成本。

此外，恒点还通过为校方打造虚拟仿真专业实训室，基础软硬件条件建设、专业特色资源销售和定制等服务。拟仿真专业实训室运用成熟的XR技术，可以为机械、工程、交通、化工、医学影像、土木建筑、装备制造、消防、非物质文化遗产、党建思政、应急响应等行业专业客户提供“三高四不”（高风险、高投入、高难度，不可达到、不可触及、不可重现、不可逆转）场景下的实验、训练、培训和教学等的产品和解决方案。

【结语】

恒点智能教育的虚拟仿真技术在材料工程教育中的应用，不仅解决了传统教学中的痛点，也为学生提供了一个安全、高效、经济的学习平台。随着技术的不断进步，我们有理由相信，虚拟仿真技术将在材料工程乃至整个工程教育领域发挥越来越重要的作用。恒点智能教育的“基于集成计算材料工程动车铝合金焊材设计虚拟仿真实验”项目，正是这一趋势的先行者，它不仅为学生提供了宝贵的学习机会，也为教育工作者提供了新的教学思路。在推动教学领域创新的同时，其为产业转型输送高质量领军人才，培育材料科学领域的新质生产力人才要素，助推科技要素不断向前发展。