4月12日，美国西北大学副校长曹简教授在机械与动力工程学院高田会堂做客第120期大师讲坛，为交大师生带来题为“制造—— 一个集成平台”的精彩报告。

在正式报告开始前，曹简教授介绍了自己的教育履历以及与交大的历史渊源，并对交大123周年校庆表达了诚挚的祝福。讲座开始后，她首先介绍了制造的基本含义，并指出制造是集能量、材料和方法为一体的过程。所谓设计与制造，是通过一个具体的过程来改变零件的形状、组分和性能。她介绍，制造所涉及的方面非常广，不仅仅指传统的机械制造，而且涉及到生活中的各个方面，如生物制造、食物制造等。从世界各个国家近几十年来人均GDP比例与人口比例的关系，可以总结出制造业是衡量一个国家财政和经济能力的关键指标，同时制造业会对一个国家经济和就业产生巨大的影响。以时间为横坐标，她指出未来制造业的模式有两类：快速柔性的个性化制造和团队集成合作的高效制造。以增量成形和柔性渐近成形为例，她从专业的角度分析了一个产品从设计到制造的整个过程，阐述了如何用有限元仿真将一个问题所涉及的复杂过程进行简化处理。针对增量成形，她指出在整个仿真过程中，仿真量级差异化非常明显，消耗大量时间成本，因此在增量成形仿真中选用合理的硬件软件、合理的设计粉末尺寸以及采用合理的铺层参数可以有效提高仿真的效率，从而为实际加工参数优化设计提供理论指导。从过程建模、结构设计到性能仿真，是一个非常复杂的过程，其中控制起到关键的作用，采用机器学习和人工神经网络进行模型训练可有效提高仿真的效率。针对柔性渐近成型，刀具和时间成本较高，整个过程非常复杂，包括材料设计和过程控制以及最终产品成型。制造同一个产品，不同的工艺和控制方法会产生截然不同的效果。她总结到，本次讲座的核心在于，希望大家面对一个问题，能实现简单到复杂再到简单的演变，最后她对培养自己的母校和父母表达了感恩之情。

在互动环节中，曹简教授回答了同学们关于板材成形，美国CPS，有限元仿真和边界值设置，传统成形与渐进成形的区别，材料的多维度变形模式，材料本构模型简化，传统的本构模型能否适应于厚度方向变形等问题，同时也介绍了专门用于增材成形的软件。

讲座最后，大师讲坛组委会向曹简教授赠送了精心制作的泥塑人像作为纪念品，以表达交大学子对他到访由衷的感谢和诚挚的祝福。

【嘉宾简介】

曹简，美国科学促进会(AAAS)会士，美国机械工程师协会（ASME）院士，SME和国际生产工程学会(CIRP)院士，美国西北大学机械工程系教授。曹简教授分别于1989年获得上海交通大学材料加工工程专业和自动控制专业双学士学位，1992年和1995年获得美国麻省理工学院固体力学专业硕士和博士学位。她获Cardiss Collins教授称号，任西北大学制造科学与创新中心主任，西北大学科研协理副校长。她还在国家科学基金会担任了两年的项目主任。她是《材料加工技术》杂志主编，她曾担任制造协会北美制造研究院院长和美国机械工程师协会制造工程部主席。

她获得的主要奖项包括美国机械工程师协会（ASME）和Pi Tau Sigma的查尔斯·罗斯·理查兹纪念奖(2017)、弗雷德里克·W·泰勒研究奖章(2016)、美国机械工程师协会布莱克尔机床与量具奖(2012、2018)、美国机械工程师协会（ASME）应用力学部青年研究员奖（2006年）和美国国家科学基金会（NSF）职业奖。她也是美国机械工程师协会奉献服务奖(2011)的获得者。曹简教授发表了300多篇（部）科技论文和出版物、曾130多次受邀演讲。

【背景介绍】

增材制造（Additive Manufacturing，AM）俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除－切削、组装的加工模式不同，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。

曹简教授主要从事力学分析和宏观/微观设计、板料/复合板料成形工艺、固体力学的制造技术以及与其相结合的智能控制方面的研究，她的“变形工艺中材料的不稳定性”的研究成果显著提高了数字仿真的预见性，并已经应用到实际工程实践中。