在(zai)薄(bo)膜(mo)卷繞、塗布及(ji)分(fen)切等高(gao)速(su)加工場(chang)景中，輥(gun)軸的(de)輕(qing)量化(hua)設(she)計直(zhi)接關(guan)系(xi)到設(she)備能(neng)耗(hao)、動態(tai)響應(ying)速(su)度及薄(bo)膜(mo)表(biao)面質量。傳統實(shi)心輥(gun)軸因(yin)慣(guan)性(xing)大(da)、熱容(rong)高(gao)，易導致(zhi)啟(qi)停沖(chong)擊(ji)、溫度梯(ti)度過大(da)等問題(ti)，而空(kong)心結構與(yu)拓(tuo)撲(pu)優(you)化的(de)協同(tong)應(ying)用，成(cheng)為突(tu)破這(zhe)壹(yi)瓶(ping)頸的關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)路(lu)徑。

　　空(kong)心結構：材(cai)料去除(chu)與(yu)剛(gang)度保留的(de)平衡藝(yi)術(shu)

　　空(kong)心輥(gun)軸通(tong)過去除(chu)內部(bu)非(fei)承(cheng)力(li)材(cai)料實現(xian)減重(zhong)，其核(he)心挑戰在(zai)於(yu)平衡質量降(jiang)低與(yu)抗(kang)彎(wan)剛(gang)度的保持(chi)。設(she)計時需結合(he)薄(bo)膜(mo)張(zhang)力(li)（通(tong)常(chang)0.1-10N/mm）與(yu)輥(gun)軸轉(zhuan)速(su)（可達(da)3000rpm），通(tong)過有限(xian)元分(fen)析(xi)確定(ding)壁(bi)厚(hou)。例如，在鋰電隔(ge)膜(mo)生產(chan)中，采用(yong)內徑(jing)為外(wai)徑60%的(de)空(kong)心輥(gun)軸，可(ke)在(zai)減(jian)重40%的(de)同(tong)時，將靜態(tai)撓度控制(zhi)在(zai)0.01mm以內，滿(man)足薄(bo)膜(mo)平整(zheng)度要求。此(ci)外(wai)，空(kong)心結構還為內部(bu)流(liu)道(dao)設(she)計提供(gong)了(le)空(kong)間(jian)，通(tong)過循環冷(leng)卻(que)水(shui)可實現(xian)輥(gun)軸表(biao)面溫度均(jun)勻(yun)性±1℃，避(bi)免熱(re)變形導(dao)致(zhi)的(de)薄(bo)膜(mo)拉(la)伸(shen)不(bu)均(jun)。

　　拓(tuo)撲(pu)優(you)化：仿(fang)生結構與(yu)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)的(de)智能(neng)融(rong)合

　　拓(tuo)撲(pu)優(you)化基(ji)於(yu)變(bian)量密(mi)度法，通(tong)過算法叠(die)代去除(chu)冗余材(cai)料，生成(cheng)仿(fang)生輕質結構。在輥(gun)軸設(she)計中，可針對(dui)應(ying)力(li)集(ji)中區(qu)域(yu)（如軸承(cheng)安(an)裝(zhuang)位、薄(bo)膜(mo)接(jie)觸區(qu)）進行局(ju)部(bu)加(jia)強，同(tong)時在中空(kong)內部(bu)構建點陣(zhen)或(huo)蜂(feng)窩結構。例如，某(mou)光(guang)學(xue)薄(bo)膜(mo)塗布輥(gun)軸采(cai)用(yong)變(bian)密度拓(tuo)撲(pu)優(you)化後(hou)，在保證(zheng)扭轉(zhuan)剛(gang)度不變的前提下，質量進壹步(bu)降(jiang)低25%，且(qie)動態(tai)振(zhen)動幅(fu)值下(xia)降(jiang)40%。結合(he)增(zeng)材(cai)制(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)，可(ke)實現(xian)復雜(za)拓(tuo)撲(pu)結構的低成本(ben)生(sheng)產(chan)，突(tu)破傳統減(jian)材(cai)加(jia)工的幾(ji)何(he)限(xian)制(zhi)。

　　協(xie)同策(ce)略：從單點優(you)化到(dao)系(xi)統級(ji)減重(zhong)

　　空(kong)心結構與(yu)拓(tuo)撲(pu)優(you)化的(de)協同(tong)需貫穿設(she)計全(quan)流(liu)程。首(shou)先通(tong)過拓(tuo)撲(pu)優(you)化確定(ding)輥(gun)軸外(wai)部(bu)輪廓(kuo)與(yu)內部(bu)加(jia)強筋(jin)布(bu)局(ju)，再(zai)結合(he)空(kong)心結構調整(zheng)壁(bi)厚(hou)分(fen)布(bu)，最(zui)終(zhong)通(tong)過多(duo)目標優(you)化（質量、剛(gang)度、振(zhen)動頻(pin)率）實(shi)現(xian)綜(zong)合(he)性(xing)能(neng)。某(mou)柔性(xing)顯(xian)示基(ji)板(ban)卷對(dui)卷設(she)備中，采用(yong)該策略的輥(gun)軸系(xi)統總(zong)質量減(jian)少35%，電機(ji)功(gong)率降(jiang)低22%，同(tong)時薄(bo)膜(mo)褶(zhe)皺(zhou)率從0.3%降(jiang)至0.05%，顯(xian)著提升(sheng)了(le)良(liang)品(pin)率與(yu)生(sheng)產(chan)效率。

　　未來，隨著(zhe)多(duo)材(cai)料3D打印與(yu)智能(neng)傳感(gan)技(ji)術(shu)的(de)融(rong)合，輕(qing)量化(hua)輥(gun)軸將(jiang)向(xiang)“結構-功能壹體(ti)化”方(fang)向(xiang)發(fa)展(zhan)，為薄(bo)膜(mo)加(jia)工設(she)備的(de)能(neng)效升(sheng)級(ji)與(yu)精(jing)度躍遷(qian)提供(gong)核(he)心支撐。