以虚强实：欧倍尔金属材料仿真软件如何“人工智能+制造”奠基？

“推动工业全要素智能联动，加快人工智能在设计、中试、生产、服务、运营全环节落地应用。” 2025年国务院发布《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》，为制造业智能化转型吹响了号角。

紧随其后，工信部等八部门联合发布《“人工智能+制造”专项行动实施意见》，明确要求推进人工智能技术与制造业融合应用，以打造新质生产力。

与此同时，《原材料工业数字化转型工作方案（2024—2026年）》也正深入推进，旨在攻克原材料工业中“建模仿真难度高”等核心挑战。金属材料作为高端制造与战略性新兴产业的基础，其研发与教学的数字化、智能化已成为国家层面的战略需求。

然而，在高校和职业院校的材料科学与工程专业教学中，传统模式正面临巨大挑战：金属3D打印设备昂贵且操作复杂；热处理实验高温高危、微观过程不可见；工艺试错成本高昂，学生实践机会严重不足。

01 政策驱动下的产业与教学转型

金属材料的性能突破直接关乎国家在航空航天、新能源汽车、能源电力等高端制造领域的竞争力。传统依赖“试错法”的研发与教学模式，因其高成本、长周期和复杂性，已难以满足产业对快速创新和人才培养的需求。

国家《原材料工业数字化转型工作方案》明确提出了到2026年的具体量化目标，例如提升关键工序数控化率、突破一批关键工业软件等，这背后隐含的是对既懂材料科学又精通数字化工具的复合型人才的巨大需求。

产业智能化升级的宏大愿景，与教育端实践教学资源匮乏的现实，形成了尖锐矛盾。北京欧倍尔研发的金属材料仿真软件系列，正是为破解这一核心矛盾应运而生。

这套软件系统通过高保真虚拟仿真技术，将昂贵的设备、危险的工序、抽象的微观演变“搬”进安全的电脑屏幕，构建了连接国家产业战略与院校一线教学的 “数字桥梁” ，为培养面向未来的材料工程师提供了关键解决方案。

02 软件核心功能模块详解

北京欧倍尔的金属材料仿真软件并非单一工具，而是一个覆盖材料设计、制备、加工、性能分析全链条的系统性虚拟实训平台。其核心模块精准对应了产业界的关键技术与教学中的核心难点。

3D打印（金属）全流程虚拟仿真系统软件：掌握前沿增材制造技术

金属3D打印（增材制造）是实现复杂构件一体化成型、推动设计革命的尖端技术。然而，其设备投入巨大，工艺参数控制复杂，教学难度高。

该软件专门模拟了基于选择性激光熔融的金属粉末3D打印全过程。学生可在虚拟环境中，沉浸式地完成从模型导入、铺粉、激光扫描到零件成型的每一步交互操作。软件核心在于让学生理解激光功率、扫描速度、层厚等关键工艺参数如何影响熔池形态、致密度乃至最终零件的力学性能。这为学习者打开了通往航空航天、医疗植入物定制等高端制造领域的大门。

轴承钢热处理组织演变虚拟仿真软件：揭秘材料性能之源

“生在工艺，死在热处理”。热处理是赋予金属材料灵魂的关键环节，但其过程高温封闭，组织演变肉眼不可见，抽象难懂。该软件将这一“黑箱”过程透明化、可视化。

软件引导学生从轴承钢的认知选材开始，逐步完成球化退火与淬火两大核心热处理工艺的虚拟操作与参数设置。其最具价值的特色是能够动态演示热处理过程中材料内部显微组织的实时演变过程，直观揭示工艺参数如何通过改变微观组织来宏观提升材料的硬度、耐磨性与抗疲劳性。这对于理解“工艺-组织-性能”这一材料学根本法则具有无可替代的教学价值。

热处理工厂虚拟仿真系列软件：构建工程化综合能力

为培养学生面向真实生产场景的工程能力，北京欧倍尔开发了高度仿真的热处理工厂虚拟系统。该系列软件模拟了真实工业环境下，对冷作模具钢、热作模具钢等不同种类工件进行热处理的全套工厂级操作流程。

学生需要在虚拟工厂中，针对不同材料和应用场景（如汽车齿轮、飞机压缩弹簧），制定合理的热处理工艺路线，设置准确的温度、时间、冷却介质等参数，并最终使用虚拟硬度计等设备检测热处理效果是否达标。这套软件将孤立的实验知识点，串联成解决实际工程问题的综合能力，实现了从“学生实验”到“工程师思维”的跨越。

03 功能延伸：从基础性能测试到前沿探索

除了上述核心工艺仿真，软件体系还延伸至基础性能测试与更多特种材料，形成了完整的教学闭环。

例如，材料力学性能测试虚拟仿真软件允许学生在零设备、零耗材、零风险的条件下，反复进行金属材料的拉伸、压缩、扭转等基础力学实验，观察材料从弹性变形到屈服、强化直至断裂的全过程，并自动生成应力-应变曲线。这夯实了学生的材料力学基础。

此外，软件库还涵盖了高速钢、渗碳钢、弹簧钢等多种特种钢的热处理组织演变仿真，满足了对不同材料体系深入探究的教学与科研需求。

04 教学价值与行业意义：培养新工科“智造”人才

北京欧倍尔金属材料仿真软件的应用，为材料类专业教育带来了多维度的深刻变革，其价值与国务院、工信部推动的“人工智能+”与智能制造战略高度契合。

首先，它彻底打破了优质教学资源的壁垒。通过将动辄数百万元的工业级设备和耗材巨大的高危实验数字化，它让任何院校的学生都能平等、安全、无限次地进行前沿技术实训，极大促进了教育公平与教学质量提升。

其次，它实现了对抽象理论的具象化解构。软件将热处理中的相变、3D打印中的熔池动力学等微观、抽象的过程进行动态可视化呈现，使学生能够“看见”原理，从而建立深刻而直观的认知，这正是培养创新思维的基础。

最重要的是，它精准对接了国家智能制造的人才战略。软件所训练的数字化设计、虚拟工艺调试、数据驱动决策等能力，正是《“人工智能+制造”专项行动实施意见》所要求的核心素养。通过这套软件培养出的学生，将是既懂传统材料工艺，又擅长运用数字化工具解决复杂工程问题的复合型新工科人才，他们将直接成为推动中国制造业向高端化、智能化转型的新质生产力。

从响应国家“人工智能+制造”的战略号召，到破解金属材料实践教学的根本困境；从模拟一束激光的烧结路径，到揭示晶体组织的演变奥秘，北京欧倍尔金属材料仿真软件构建的不仅是一个虚拟实验室。它更是一套面向未来的“人才操作系统”。

当学生们在虚拟空间中成功优化出一个热处理工艺参数，或“打印”出一个合格的复杂构件时，他们掌握的不仅是知识，更是一种在数字化时代驱动材料研发与智能制造的核心思维方式。这正是虚拟仿真技术，为支撑中国从“制造大国”迈向“材料强国”所贡献的深层价值。