首届全国技能大赛增材制造赛项拓扑优化方案分析

张莉娟

（东营市技师学院，山东东营 257091）

0.引言

世界技能大赛是最高层级的世界性职业技能赛事,每两年举办一次,被誉为“世界技能奥林匹克”。增材制造项目是第46届世界技能大赛新增项目，增材制造是工程领域中最新，发展最快的分支之一。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，通过软件与控制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、对原材料切削去除、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。如今，增材制造已应用于所有重要行业，例如能源、交通、航空航天、机械工程等。作为世界技能大赛新增项目，在首届全国技能大赛中增材制造项目主要分为4个模块，在比赛中主要考查选手的3D扫描、逆向工程、产品拓扑优化、产品金属、非金属打印、打印成品NC加工后处理等技能。

1.试题分析

本次比赛的试题模块一为对民用飞机登机门铰链进行拓扑优化后使用增材制造的方法实现减重30%～50%，同时满足使用要求。模块四为金属打印件后处理，对模块一打印完成的铰链进行后处理，主要为打印件与基板分离、去支撑及切削加工，以保证完成铰链的正常装配。如图1所示，件02加工参考图纸所示，铰链配合安装销孔两侧平面与底座左侧面有平行度要求，销孔轴心与底座后侧面有平行度要求，销孔直径、销孔轴心到底座前端侧面及底座底面有尺寸精度要求。……