编者按：为进一步弘扬科学家精神，加强科技工作者思想政治建设，树立优秀科技工作者的先进典范，激励全市广大科技工作者以“最美科技工作者”为榜样，为推进建设武汉具有全国影响力的科技创新中心作出贡献，中共武汉市委宣传部、武汉市科学技术协会开展2023年度武汉“最美科技工作者”学习宣传活动，为此武汉科技报开设专栏“寻访最美科技工作者”，深入挖掘报道一批优秀科技工作者代表，充分展示他们的先进事迹和精神风貌。
我国铸件总产量已连续20多年位居世界首位，是名副其实的铸造大国。但高端铸件占比较少，离铸造强国仍存在距离。为实现铸造业工业软件的自主可控，华中科技大学、全国重点实验室副主任周建新在多方项目的支持下，历经数十年的长期产学研攻关，攻克了铸造工艺全流程缺陷定量预测难、复杂生产模式下生产全流程单件化质量管理与问题追溯难等技术难题，面向高端铸件研发了系列控形控性工业软件，并在航空、航天等领域得到广泛应用。
无心插柳 结下铸件缘分
构建了基于热物性参数反求的铸造材料高精度热物性参数库，提出了基于自适应网格与CPU/GPU混合并行计算的高精高效充型凝固模拟技术，创建了孔松、卷气、夹渣等铸造缺陷定量预测模型；建立了基于铸件生命周期CLM与全面质量管理TQM的单件化管理模型，提出了参数配置式多维度数据监测与铸件缺陷检测技术，周建新在铸件方面取得了一系列的成果，但他与铸件的缘分可谓“无心插柳柳成荫”。
18岁高中毕业那年，周建新没等到自动化专业的通知书 ，却进入了自己没什么概念的铸造专业。为了弥补自己的心愿，他奔走于教室、图书馆与宿舍之间，在学习铸造的同时，辅修了自动化专业的知识。一次学校安排参观不同的课题组，在凝固模拟实验室他第一次接触到铸造计算机模拟仿真技术，在286计算机DOS系统黑屏上看到了鲜活的铸造凝固过程模拟彩色动画，这是一次充满诱惑力的学习，“诱惑”他作出人生重要选择，走向为之一直奋斗的铸造。
2003年周建新博士毕业后留校工作，坚持深钻理论和深挖应用。他每天早出晚归在实验室进行教学建模和电脑编程等工作，深入工厂一线，将理论联系实验，把科研推到一线，承担了一个个国家级、省部级科研项目。
百数轮数值模拟 完成工艺优化
21世纪开篇，我国经济的飞速发展催生了航空事业的蓬勃发展，如大飞机/大运载等项目成为国家重点工程。然而这些项目也对传统制造业带来了新的技术挑战，如航空发动机钛合金机匣等。2010年，国内钛合金铸造领头羊单位——北京航空材料研究院研制新一代钛合金机匣铸件，缩孔缩松、卷气夹渣等缺陷导致废品率高，100%让步使用。由于该铸件有126道成形工序，流程超210天，经验试错无法解决该类铸件高品质成形的急需，且当时ProCAST等国际先进水平网格划分困难，数值模拟软件无法进行工艺优化。
鉴于周建新及团队在铸造数值模拟领域的影响力，航材院向周建新寻求合作，开展钛合金机匣铸件缺陷控制研究工作。初次接触该零件，周建新发现其几何模型标准文件就大于100兆，远超一般铸件水平（≤10兆）。这给铸造数值模拟带来了极大挑战。为此，周建新不畏困难与艰辛，身先士卒，多次往返北京——武汉，进行钛合金机匣铸件特征研究，研发了自主知识产权钛合金机匣铸件专用的数值模拟与缺陷预测系统；在此基础上，为节省时间，他带领学生同时用数十台高性能计算机进行多轮的工艺优化。
周建新以实验室为家，不分昼夜，只为能够最快地制定新的工艺优化方案，从而能够为机匣最终定型工艺节省更多的时间。通过近百数轮的数值模拟与近百TB数据的工艺优化，周建新完成了新一代钛合金机匣铸件的缺陷控制与工艺优化，使该类铸件缺陷降低了75%，使我国成为继美国之后，全球第二个掌握大型复杂钛合金机匣整体铸造技术的国家，解决了国家的急需。
推动铸造技术“数字化+信息化”
自投身铸造行业，周建新就没有离开过。他把所有的精力都投入到铸造形成过程数值模拟和数字化铸造上，研发了华铸系列工业软件以及“1+N”模式数字化铸造创新平台。铸造领域陈光院士、中国铸造学会娄延春理事长、中国铸造协会张志勇执行会长等专家鉴定认为：“总体技术达到国际先进水平，……缩孔缩松缺陷定量预测技术居于国际领先水平。”应用于航空、航天等领域高性能复杂铸件生产企业共计800余家。华铸CAE与世界知名同类软件竞标中多次中标，并成功出口美、英、瑞、澳等国，是首款走出国门的铸造模拟软件，成功阻击了国外垄断。支撑了航空（Y20、C919等飞机）、航天（大推力、探月等火箭）、汽车（新一代国六标准等商用车）等领域数十种型号发动机的复杂铸件研制与生产上。
周建新负责的华铸软件团队2022年入选了由中国产学研合作促进会评选的《创新 使命 担当——中国产学研百佳科技创新团队》。
周建新获国家科技进步二等奖2项，成果入选2022年“科创中国”先导技术榜，引领了行业发展，推动了铸造技术“数字化+信息化”的变革，使铸造从经验走向了科学。
来源：武汉科技报
记者：任文
编辑：陈丽萍