第1章 緒論001 1.1 智能設計基本概念001 1.2 智能設計的歷史演進及技術背景003 1.3 智能設計的內涵及外延005 1.4 智能設計在智能制造中的作用007 1.5 智能設計與增材制造前沿009 1.6 本書組織架構010 參考文獻012 第2章 智能設計基礎014 2.1 智能設計方法014 2.1.1 遺傳算法014 2.1.2 粒子群優(yōu)化方法018 2.1.3 拓撲優(yōu)化設計方法019 2.1.4 線性支持向量機020 2.2 智能設計數(shù)學基礎022 2.2.1 人工神經網絡022 2.2.2 卷積神經網絡026 2.2.3 知識圖譜031 2.2.4 生成式人工智能模型034 2.2.5 機器學習036 2.2.6 深度學習039 2.3 數(shù)字化設計基礎041 2.3.1 幾何建模與裝配042 2.3.2 物理建模仿真與優(yōu)化045 2.3.3 計算機輔助工藝規(guī)劃048 2.3.4 逆向工程技術052 2.4 網絡化設計基礎057 2.4.1 云計算與邊緣計算057 2.4.2 物聯(lián)網與工業(yè)物聯(lián)網062 2.4.3 網絡協(xié)同設計與協(xié)同制造平臺064 2.4.4 網絡安全與數(shù)據(jù)保護068 2.5 智能化設計基礎070 2.5.1 數(shù)據(jù)驅動的設計范式070 2.5.2 算法賦能的創(chuàng)新機理072 2.5.3 實時反饋的交互機制075 2.5.4 自主進化的系統(tǒng)架構077 2.5.5 虛擬樣機系統(tǒng)技術基礎080 參考文獻085 第3章 面向智能設計的增材制造基礎086 3.1 增材制造技術概述086 3.1.1 增材制造的基本原理086 3.1.2 增材制造技術特點087 3.1.3 增材制造與智能設計前沿創(chuàng)新089 3.2 增材制造核心技術094 3.2.1 增材制造的技術分類、設備及材料094 3.2.2 關鍵核心部件及技術原理096 3.2.3 增材制造的數(shù)值模擬105 3.2.4 增材制造的工藝規(guī)劃108 3.3 增材制造智能設計準則110 3.3.1 結構設計準則110 3.3.2 支撐設計準則112 3.3.3 聚合物零件的增材制造準則113 3.3.4 金屬零件的增材制造準則117 3.4 智能設計與增材制造的協(xié)同制造118 參考文獻121 第4章 面向增材制造的數(shù)字化設計123 4.1 醫(yī)療康復器械的參數(shù)化設計123 4.1.1 參數(shù)化設計與約束驅動建模123 4.1.2 復雜晶格結構拓撲優(yōu)化設計126 4.1.3 生機電一體化智能矯形器設計及制造131 4.2 面向增材制造的生物力學模擬與仿真136 4.2.1 基于仿真的優(yōu)化建模流程136 4.2.2 人體骨骼/關節(jié)的仿生結構建模139 4.2.3 生物力學仿真與迭代優(yōu)化141 4.3 數(shù)字化建模的模型預測與結構優(yōu)化145 4.3.1 磨粒流工藝的流體動力學仿真方法145 4.3.2 磨粒流磨削量預測模型149 4.3.3 磨粒流拋光結構優(yōu)化152 4.4 面向增材制造的多尺度與多物理場建模技術156 4.4.1 功能梯度一體化模型設計與制造156 4.4.2 基于多物理場建模的智能設計實驗應用158 參考文獻168 第5章 面向增材制造的網絡化設計170 5.1 網絡化設計的技術基礎170 5.1.1 網絡化設計范式框架170 5.1.2 網絡化設計關鍵技術解析171 5.2 增材制造擁抱大數(shù)據(jù)177 5.2.1 面向增材制造的大數(shù)據(jù)驅動框架177 5.2.2 多模態(tài)數(shù)據(jù)采集體系179 5.2.3 全生命周期數(shù)據(jù)應用185 5.3 云邊協(xié)同創(chuàng)新186 5.3.1 云邊協(xié)同技術體系架構186 5.3.2 云端協(xié)同優(yōu)化技術187 5.3.3 面向增材制造的云端協(xié)同188 5.4 區(qū)塊鏈賦能增材制造190 5.4.1 基于區(qū)塊鏈的共享增材制造190 5.4.2 面向知識產權的生命周期管理194 5.5 網絡安全196 5.5.1 三維防護架構196 5.5.2 核心技術198 參考文獻200 第6章 面向增材制造的智能化設計202 6.1 面向增材制造的智能化設計范式框架202 6.1.1 智能化設計范式框架202 6.1.2 智能設計參數(shù)對增材制造的影響203 6.1.3 增材制造約束建模205 6.2 智能設計技術基礎208 6.2.1 通用技術體系208 6.2.2 前沿技術突破210 6.2.3 AM 與智能設計技術融合創(chuàng)新211 6.3 AIGC 驅動的產品創(chuàng)新212 6.3.1 生成式AI 技術及DeepSeek 應用213 6.3.2 跨模態(tài)設計技術221 6.3.3 AIGC 驅動的產品全流程設計223 6.4 面向增材制造的智能設計案例226 6.4.1 數(shù)據(jù)驅動智能設計案例226 6.4.2 算法賦能智能設計案例233 6.4.3 實時反饋智能設計案例240 6.4.4 自主進化智能設計案例242 參考文獻250 第7章 面向增材制造的數(shù)字孿生與虛擬現(xiàn)實252 7.1 數(shù)字孿生技術252 7.1.1 數(shù)字孿生基本概念252 7.1.2 數(shù)字孿生的集成架構254 7.1.3 增材制造中實施數(shù)字孿生的關鍵技術254 7.1.4 面向增材制造的數(shù)字孿生系統(tǒng)259 7.2 虛擬現(xiàn)實技術262 7.2.1 虛擬現(xiàn)實技術概述262 7.2.2 虛擬現(xiàn)實的系統(tǒng)構成263 7.2.3 增材制造應用虛擬現(xiàn)實的核心技術264 7.2.4 面向增材制造的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)265 7.3 數(shù)字孿生在智能設計中的應用267 7.3.1 數(shù)字孿生增材制造267 7.3.2 數(shù)字孿生車間的智能應用269 7.3.3 數(shù)字孿生醫(yī)療系統(tǒng)272 7.3.4 數(shù)字孿生車輛系統(tǒng)274 7.4 虛擬現(xiàn)實在智能設計中的應用275 7.4.1 虛擬數(shù)字人275 7.4.2 虛擬康復醫(yī)療278 7.4.3 虛擬現(xiàn)實遺產保護279 7.4.4 虛擬現(xiàn)實博物館281 7.4.5 基于虛擬樣機技術的交互模擬283 參考文獻285 第8章 面向增材制造的智能檢測系統(tǒng)與智慧工廠287 8.1 面向增材制造的智能檢測技術基礎287 8.1.1 機器視覺與傳感器技術287 8.1.2 基于YOLO 的神經網絡與深度學習AI 模型290 8.2 增材制造智能檢測應用294 8.2.1 增材制造智能檢測系統(tǒng)294 8.2.2 增材制造產品檢測案例295 8.2.3 多尺度缺陷檢測技術案例297 8.2.4 增材制造實時過程監(jiān)測案例299 8.3 面向增材制造的智慧工廠303 參考文獻306 第9章 面向增材制造的智能設計未來308 9.1 增材制造驅動科技革命308 9.1.1 增材制造助力商業(yè)航天與低空經濟308 9.1.2 增材制造驅動6G 通信和自動駕駛310 9.1.3 增材制造人形機器人柔性關節(jié)的突破性應用311 9.1.4 增材制造技術賦能量子科技領域314 9.2 生物增材制造的智能躍遷315 9.2.1 從細胞打印到器官再造315 9.2.2 增材制造可降解智能藥控系統(tǒng)318 9.2.3 增材制造實現(xiàn)智慧養(yǎng)老新方案320 參考文獻322