近年來(lái)，3D打印技術(shù)突飛猛進(jìn)。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，它具有設(shè)計(jì)自由度高，可完成一體化設(shè)計(jì)、定制、制造的優(yōu)勢(shì)，做到了材料微觀組織與宏觀結(jié)構(gòu)的可控成形，真正意義上實(shí)現(xiàn)了“設(shè)計(jì)引導(dǎo)制造、功能性優(yōu)先設(shè)計(jì)、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)”。

2021年年底，上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司引進(jìn)了行業(yè)內(nèi)首臺(tái)金屬3D打印機(jī)，打造行業(yè)標(biāo)桿，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。經(jīng)過(guò)上海煙機(jī)公司增材制造團(tuán)隊(duì)的努力，目前部分煙機(jī)零件已實(shí)現(xiàn)3D打印工藝制造，實(shí)現(xiàn)了上海煙機(jī)公司金屬增材制造工藝從0到1的突破。

此次應(yīng)用3D打印技術(shù)，上海煙機(jī)公司實(shí)現(xiàn)了“一個(gè)打通、兩個(gè)首次”，即打通了適用于卷煙包裝設(shè)備零部件的增減材復(fù)合制造的工藝路線；首次實(shí)現(xiàn)煙機(jī)零部件的3D打印制造，推手零件為首個(gè)3D打印制造的煙機(jī)零件，與原來(lái)的加工工藝相比，材料利用率大幅提升，加工時(shí)間縮短，實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，并在ZB48機(jī)組上實(shí)現(xiàn)裝機(jī)應(yīng)用；首次實(shí)現(xiàn)煙機(jī)零件面向增材制造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，減少了吸風(fēng)座零件的加工和裝配工序，內(nèi)部管路直接成型，制造效率提高，生產(chǎn)周期及成本降低。

為更好使用3D打印設(shè)備，今年6月，上海煙機(jī)公司引入3D打印相關(guān)的工藝仿真軟件和結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化軟件，以期工藝仿真軟件能夠幫助用戶避免零件在3D打印過(guò)程中發(fā)生變形，減少金屬3D打印中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題。

金屬3D打印出的零部件經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)變形、開裂、碰撞刮刀或支撐開裂等現(xiàn)象，質(zhì)量是金屬3D打印要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

金屬3D打印過(guò)程非常復(fù)雜，成功打印出一個(gè)合格的零部件受設(shè)備、粉末、工藝參數(shù)、工藝設(shè)計(jì)等因素影響。借助3D打印工藝仿真軟件，設(shè)計(jì)人員能夠提前預(yù)測(cè)并基于仿真結(jié)果進(jìn)行工藝優(yōu)化，降低零部件打印失敗率、不合格產(chǎn)品數(shù)量和生產(chǎn)成本。

結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化軟件能夠幫助設(shè)計(jì)人員快速獲取材料最優(yōu)分布形式與最佳承力路徑，在符合結(jié)構(gòu)材料力學(xué)特性的前提下，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)，獲得高性能創(chuàng)新構(gòu)型。

一般來(lái)說(shuō)，拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，采用傳統(tǒng)制造工藝制備非常困難，設(shè)計(jì)人員往往需要簡(jiǎn)化拓?fù)錁?gòu)型，但這將導(dǎo)致拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)不能充分體現(xiàn)。3D打印技術(shù)使幾何形式高度復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制備成為可能，解決了設(shè)計(jì)中“制造決定設(shè)計(jì)”的問(wèn)題，極大地提高了設(shè)計(jì)自由度。

上海煙機(jī)公司增材制造團(tuán)隊(duì)表示，將聚焦“解決零部件設(shè)計(jì)與制造中存在的瓶頸問(wèn)題”“彌補(bǔ)供應(yīng)鏈中的薄弱環(huán)節(jié)，降低供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)”“產(chǎn)品研發(fā)階段新零件的快速制備”等課題，持續(xù)探索研發(fā)3D打印技術(shù)，利用其優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化零件設(shè)計(jì)、縮短研發(fā)周期、完善卷煙包裝設(shè)備供應(yīng)鏈，為批量化生產(chǎn)煙機(jī)零部件提供技術(shù)支撐，打造行業(yè)內(nèi)3D打印技術(shù)應(yīng)用示范基地。