The CALPHAD system of fundamental phase-level databases, now known as the Materials Genome, has enabled a mature technology of computational materials design and qualification that has already met the acceleration goals of the national Materials Genome Initiative. As first commercialized by QuesTek Innovations, the methodology combines efficient genomic-level parametric design of new material composition and process specifications with multidisciplinary simulation-based forecasting of manufacturing variation, integrating efficient uncertainty management. Recent projects demonstrated under the multi-institutional CHiMaD Design Center notably include novel alloys designed specifically for the new technology of additive manufacturing. With the proven success of the CALPHAD-based Materials Genome technology, current university research emphasizes new methodologies for affordable accelerated expansion of more accurate CALPHAD databases. Rapid adoption of these new capabilities by US apex corporations has compressed the materials design and development cycle to under 2 years, enabling a new "materials concurrency" integrated into a new level of concurrent engineering supporting an unprecedented level of manufacturing innovation.


翻译:基于基础相级数据库的CALPHAD系统(现称为材料基因组)已催生出成熟的计算材料设计与验证技术,实现了国家材料基因组计划(Materials Genome Initiative)设定的加速目标。该技术由QuesTek Innovations率先商业化,其方法将新材料的基因组级参数化设计及工艺规范与基于多学科仿真预测的制造变异性评估相结合,并集成了高效的不确定性管理机制。近期在跨机构CHiMaD设计中心开展的示范项目中,尤其包括专为增材制造(additive manufacturing)新技术设计的创新合金。基于CALPHAD的材料基因组技术已获成功验证,当前高校研究重点转向以经济可承受的方式加速扩展更高精度CALPHAD数据库的新方法论。美国顶尖企业对上述新能力的快速采纳已将材料设计与开发周期压缩至不足两年,催生出整合至新型并行工程体系中的"材料协同"范式,为制造业创新提供了前所未有的支撑。

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