Abstract High-performance aerospace component manufacturing requires stringent in-process geometrical and performance-based quality control. Real-time observation, understanding and control of machining processes are integral to optimizing the machining strategies of aerospace component manufacturing. Digital Twin can be used to model, monitor and control the machining process by fusing multi-dimensional in-context machining process data, such as changes in geometry, material properties and machining parameters. However, there is a lack of systematic and efficient Digital Twin modeling method that can adaptively develop high-fidelity multi-scale and multi-dimensional Digital Twins of machining processes. Aiming at addressing this challenge, we proposed a Digital Twin modeling method based on biomimicry principles that can adaptively construct a multi-physics digital twin of the machining process. With this approach, we developed multiple Digital Twin sub-models, e.g., geometry model, behavior model and process model. These Digital Twin sub-models can interact with each other and compose an integrated true representation of the physical machining process. To demonstrate the effectiveness of the proposed biomimicry-based Digital Twin modeling method, we tested the method in monitoring and controlling the machining process of an air rudder.

中文翻译：

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基于仿生的航空航天零部件加工数字孪生建模方法

摘要 高性能航空航天部件制造需要严格的过程中几何和基于性能的质量控制。加工过程的实时观察、理解和控制对于优化航空航天部件制造的加工策略是不可或缺的。通过融合多维上下文加工过程数据（例如几何形状、材料属性和加工参数的变化），数字孪生可用于对加工过程进行建模、监控和控制。然而，缺乏系统、高效的数字孪生建模方法，可以自适应地开发高保真多尺度、多维的加工过程数字孪生。为了应对这一挑战，我们提出了一种基于仿生原理的数字孪生建模方法，可以自适应地构建加工过程的多物理场数字孪生。通过这种方法，我们开发了多个数字孪生子模型，例如几何模型、行为模型和过程模型。这些数字孪生子模型可以相互交互，并构成物理加工过程的完整真实表示。为了证明所提出的基于仿生的数字孪生建模方法的有效性，我们测试了该方法在监测和控制风舵加工过程中的效果。这些数字孪生子模型可以相互交互，并构成物理加工过程的完整真实表示。为了证明所提出的基于仿生的数字孪生建模方法的有效性，我们测试了该方法在监测和控制风舵加工过程中的效果。这些数字孪生子模型可以相互交互，并构成物理加工过程的完整真实表示。为了证明所提出的基于仿生的数字孪生建模方法的有效性，我们测试了该方法在监测和控制风舵加工过程中的效果。