CN108349542A - 具有互连分支网状件的负载支承部件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
在一个实例中,一种负载支承三维打印部件抵抗负载。所述负载支承部件具有负载接收构件、支撑构件和互连分支网状件。所述负载接收构件具有接收所述负载的外表面。所述支撑构件沿着第一方向从所述负载接收构件偏移。所述互连分支网状件从所述负载接收构件延伸到所述支撑构件,并且包括第一主分支和辅助分支。所述第一主分支具有附接到所述负载接收构件和所述支撑构件中的一个的第一主分支端部。所述辅助分支具有附接到所述第一主分支的第一辅助分支端部以及附接到以下之一的第二辅助分支端部:(i)所述负载接收构件,(ii)所述支撑构件,以及(iii)第二主分支。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年9月30日提交的印度专利申请No.3118/DEL/2015的权益及优先权,所述专利申请在此以引用的方式整体并入本文。
技术领域
本文件大体而非限制性地涉及负载支承部件及其制造方法。
背景技术
能够使用生成负载支承部件的计算机模型的软件来设计负载支承部件。可以分析计算机模型以预测基于计算机模型制造的负载支承部件是否将满足负载要求。
附图说明
本专利或申请文件包含至少一张彩色附图。在请求和支付必要费用之后,专利局将提供具有(一张或更多张)彩色附图的本专利或专利申请公开的副本。
在未必按比例绘制的附图中,相似的数字可以描述不同视图中的类似组件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示类似组件的不同实例。附图通常以举例而非限制的方式示出了本文件中讨论的各种实施例。
图1示出了根据一个实例的负载支承部件的侧视图,所述负载支承部件具有负载接收构件、两个支撑构件和两个互连分支网状件(network);
图2示出了图1的负载支承部件的两个互连分支网状件的透视图;
图3示出了在移除负载接收构件的情况下的图1的负载支承部件的顶视图;
图4示出了图1的负载支承部件的底视图;
图5示出了根据另一个实例的负载支承部件的侧视图,所述负载支承部件具有负载接收构件、支撑构件和多个互连分支网状件;
图6示出了图5的负载支承部件的多个互连分支网状件的透视图;
图7示出了在移除负载接收构件的情况下的图5的负载支承部件的顶视图;
图8示出了在移除支撑构件的情况下的图5的负载支承部件的底视图;
图9示出了根据另一个实例的负载支承部件的侧视图,所述负载支承部件具有负载接收构件、支撑构件和互连分支网状件;
图10示出了图9的负载支承部件的互连分支网状件的透视图;
图11示出了在移除负载接收构件下的图9的负载支承部件的顶视图;
图12示出了在移除支撑构件的情况下的图9的负载支承部件的底视图;
图13示出了根据一个实例的设计负载支承部件的方法的简化框图;以及
图14示出了使用图13的方法生成的第一三维形状的计算机模型的透视图。
具体实施方式
本文件涉及具有至少一个互连分支网状件的负载支承部件及其制造方法。负载支承部件的形状和尺寸可以变化,并且所述负载支承部件可以用于各种各样的应用,包括但不限于车辆保险杠。图1-图12示出了用于车辆保险杠的负载支承部件100、200和300的实例。然而,应当理解,本公开的负载支承部件不限于图1-图12的实例,或者不限于就此而言的用于车辆保险杠的部件。每个负载支承部件100、200和300具有负载接收构件(102、202、302)、至少一个支撑构件(104、204、304)以及将至少一个负载接收构件(102、202、302)与至少一个支撑构件(104、204、304)互连的至少一个互连分支网状件(106、206、306)。至少一个支撑构件(104、204、304)中的每一个沿着第一方向D1从其对应的负载接收构件(102、202、302)偏移。
每个负载接收构件(102、202、302)具有被配置成接收负载的外表面(140、240、340),并且能够具有与外表面(140、240、340)相反的内表面(142、242、342)。每个内表面(142、242、342)能够连接到其至少一个对应的互连分支网状件(106、206、306),使得至少一个对应的网状件(106、206、306)从内表面(142、242、342)延伸到对应的至少一个支撑构件(104、204、304)。每个负载接收构件(102、202和302)能够是如图所示的板或者具有另一种合适形状。每个板能够具有各自从其外表面(140、240、340)延伸到其内表面(142、242、342)的第一端部(144、244、344)和相反的第二端部(146、246、346)。此外,每个板能够具有各自从其外表面(140、240、340)延伸到其内表面(142、242、342)并从其第一端部(144、244、344)延伸到其第二端部(146、246、346)的第一侧面(148、248、348)和相反的第二侧面(150、250、350)。每个负载接收构件(102、202、302)具有:从其外表面(140、240、340)到其内表面(142、242、342)的第一负载接收构件尺寸dL1、从其第一侧面(148、248、348)到其第二侧面(150、250、350)的第二负载接收构件尺寸dL2以及从其第一端部(144、244、344)到其第二端部(146、246、346)的第三负载接收构件尺寸dL3。第二负载接收构件尺寸dL2能够大于、小于或基本上等于第三负载接收构件尺寸dL3,并且第二负载接收构件尺寸DL2和第三负载接收构件尺寸DL3大于第一负载接收构件尺寸dL1。
每个负载接收构件(102、202、302)的外表面(140、240、340)可以限定多个离散负载点(由箭头指示),所述离散负载点沿外表面(140、240、340)彼此间隔开并且被配置成接收垂直于外表面(140、240、340)的负载。可替代地,每个负载接收构件(102、202、302)能够限定连续负载接触区域,而不是离散负载点。每个互连分支网状件(106、206、306)形成了被配置成抵抗负载的负载路径,其中负载路径在离散负载点中的相应的负载点处从对应的负载接收构件(102、202、302)通过网状件的分支延伸到对应的支撑构件(104a、204、304)。在一些实施例中,外表面(140、240、340)在其从第一端部(144、244、344)延伸到第二端部(146、246、346)并从第一侧面(148、248、348)延伸到第二侧面(150、250、350)时可以是实心的。在替代性实施例中,外表面能够限定延伸通过外表面并且在多个分支的相应分支之间延伸的至少一个(诸如多个)孔。
至少一个支撑构件(104、204、304)中的每一个限定被配置成对负载起作用的支撑构件外表面(152、252、352),并且能够进一步限定与支撑构件外表面(152、252、352)相反的支撑构件内表面(154、254、354)。支撑构件内表面(154、254、354)能够连接到至少一个对应的互连分支网状件(106、206、306),使得至少一个对应的网状件(106、206、306)从至少一个支撑构件内表面(154、254、354)延伸到负载接收构件(102、202、302)。至少一个支撑构件(104、204、304)中的每一个能够是如图所示的板或者具有任何其他合适形状。每个板具有各自从其支撑构件外表面(152、252、352)延伸到其支撑构件内表面(154、254、354)的支撑构件第一端部(156、256、356)和相反的支撑构件第二端部(158、258、358)。此外,每个板具有各自从其支撑构件外表面(152、252、352)延伸到其支撑构件内表面(154、254、354)并从其支撑构件第一端部(156、256、356)延伸到其支撑构件第二端部(158、258、358)的第一侧面(160、260、360)和第二侧面(162、262、362)。
至少一个支撑构件(104、204、304)中的每一个具有:从其支撑构件外表面(152、252、352)到其支撑构件内表面(154、254、354)的第一支撑构件尺寸dS1、从其支撑构件第一侧面(160、260、360)到其支撑构件第二侧面(162、262、362)的第二支撑构件尺寸dS2以及从其支撑构件第一端部(156、256、356)到其支撑构件第二端部(158、258、358)的第三支撑构件尺寸dS3。第二支撑构件尺寸dS2能够大于、小于或基本上等于第三支撑构件尺寸dS3。第二支撑构件尺寸dS2和第三支撑构件尺寸dS3能够大于第一支撑构件尺寸dS1。在一些实施例中,外表面(152、252、352)在其从其第一端部(156、256、356)延伸到其第二端部(158、258、358)并从其第一侧面(160、260、360)延伸到其第二侧面(162、262、362)时可以是实心的。在替代性实施例中,外表面(152、252、352)能够限定延伸通过外表面(152、252、352)的至少一个(诸如多个)孔。
至少一个网状件(106、206、306)中的每一个从负载接收构件(102、202、302)延伸到支撑构件(104、204、304)。此外,至少一个网状件(106、206、306)中的每一个具有至少一个主分支(108、208、308)和至少一个辅助分支(116、216、316)。至少一个网状件(106、206、306)中的每一个能够是由单一材料(诸如但不限于丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)或)形成的整体部件。此外,至少一个网状件(106、206、306)中的每一个能够与其对应的负载接收构件(102、202、204)及其至少一个对应的支撑构件(104、204、304)中的一者或两者一起形成为单一这种材料的单一整体部件。能够通过增材制造(诸如三维打印)或通过任何其他合适的制造方法(诸如注射模制)来形成每个负载支承部件(100、200、300)或其各个部件,诸如至少一个网状件(106、206、306)。
至少一个主分支(108、208、308)中的每一个具有:第一主分支端部(110、210、310)、第二主分支端部(112、212、312)以及从第一主分支端部(110、210、310)延伸到第二主分支端部(112、212、312)的主分支主体(114、214、314)。每个主分支主体(114、214、314)在其沿着主分支伸长轴线A1从第一主分支端部(110、210、310)延伸到第二主分支端部(112、212、312)时是伸长的。每个主分支主体(114、214、314)在它沿着其主分支伸长轴线A1从其第一主分支端部(110、210、310)延伸到其第二主分支端部(112、212、312)时能够是直的或弯曲的。每个主分支主体(114、214、314)限定:沿着伸长轴线A1的最大长度l1、在垂直于其伸长轴线A1的选择方向上的最大宽度w1以及在垂直于伸长轴线和第一选择方向的第二选择方向上的最大厚度t1,最大长度l1大于最大宽度w1和最大厚度t1。
此外,每个主分支主体(114、214、314)能够沿着其主分支伸长轴线A1限定多个主分支横截平面(130、230、330)。多个主分支横截平面(130、230、330)垂直于主分支伸长轴线A1,并且每个主分支横截平面(130、230、330)能够限定其主分支主体(114、214、314)的主分支横截面积/区域(areas)。每个主分支主体(114、214、314)的主分支横截面积能够在它们从其第一主分支端部(110、210、310)延伸到其第二主分支端部(112、212、312)时变化。例如,主分支横截面积能够在它们沿着其主分支伸长轴线A1从第一主分支端部(110、210、310)朝向主分支主体(114、214、314)的中间延伸时减小。此外,主分支横截面积能够在它们沿着其主分支伸长轴线A1从第二主分支端部(112、212、312)朝向主分支主体(114、214、314)的中间延伸时减小。因此,主分支横截面积能够在第一主分支端部(110、210、310)与第二主分支(112、212、312)之间(诸如靠近主分支主体(114、214、314)的中间)是最小的。
每个主分支主体(114、214、314)能够具有从其第一主分支端部(110、210、310)延伸到其第二主分支端部(112、212、312)的外表面(132、232、332)。每个外表面(132、232、332)能够限定主分支主体(114、214、314)的沿着整个主分支主体(114、214、314)为实心的外周边。因此,每个外表面(132、232、332)可以没有任何延伸通过外表面(132、232、332)的孔。
至少一个辅助分支(116、216、316)中的每一个具有:第一辅助分支端部(124、224、324)、第二辅助分支端部(126、226、326)以及从第一辅助分支端部(124、224、324)延伸到第二辅助分支端部(126、226、326)的辅助分支主体(128、228、328)。每个辅助分支主体(128、228、328)在其沿着辅助分支伸长轴线A2从其第一辅助分支端部(124、224、324)延伸到其第二辅助分支端部(126、226、326)时是伸长的。每个辅助分支主体(128、228、328)在它沿着其辅助分支伸长轴线A2从其第一辅助分支端部(124、224、324)延伸到其第二辅助分支端部(126、226、326)时能够是直的或弯曲的。此外,每个辅助分支主体(128、228、328)限定:沿着其辅助分支伸长轴线A2的最大长度l2、在垂直于其辅助分支伸长轴线A2的第一选择方向上的最大宽度w2以及在垂直于辅助分支伸长轴线A2和第一选择方向的第二选择方向上的最大厚度t2。每个辅助分支(116、216、316)的最大长度l2大于其最大宽度w2和其最大厚度t2。
每个辅助分支主体(128、228、328)沿着其辅助分支伸长轴线A2限定各自垂直于其辅助分支伸长轴线A2的多个横截平面(136、236、336)。每个辅助分支主体(128、228、328)的辅助分支横截平面(136、236、336)各自限定辅助分支横截面积,其中辅助分支横截面积能够在它们从第一辅助分支端部(124、224、324)延伸到第二辅助分支端部(126、226、326)时变化。例如,每个辅助分支主体(128、228、328)的辅助分支横截面积在它们沿着辅助分支伸长轴线A2从第一辅助分支端部(124、224、324)朝向辅助分支主体(128、228、328)的中间延伸时可以减小。此外,每个辅助分支主体(128、228、328)的辅助分支横截面积在它们沿着辅助分支伸长轴线A2从第二辅助分支端部(126、226、326)朝向辅助分支主体(128、228、328)的中间延伸时可以减小。因此,每个辅助分支主体(128、228、328)的辅助分支横截面积在第一辅助分支端部(124、224、324)与第二辅助分支端部(126、226、326)之间(诸如靠近辅助分支主体(128、228、328)的中间)能够是最小的。可替代地,每个辅助分支主体(128、228、328)的辅助分支横截面积在靠近第一辅助分支端部(124、224、324)和第二辅助分支端部(126、226、326)中的一个时能够是最小的。
每个辅助分支主体(128、228、328)具有从其第一辅助分支端部(124、224、324)延伸到其第二辅助分支端部(126、226、326)的外表面(138、238、338)。每个外表面(138、238、338)能够限定其辅助分支主体(128、228、328)的沿着整个辅助分支主体(128、228、328)为实心的外周边。因此,每个外表面(138、238、338)能够没有任何延伸通过外表面(138、238、338)的孔。
至少一个主分支(108、208、308)中的每一个的主分支横截平面(130、230、330)能够限定主分支(108、208、308)的最小横截面积和最大横截面积。类似地,每个辅助分支(116、216、316)的辅助分支横截平面(136、236、336)能够限定辅助分支(116、216、316)的最小横截面积和最大横截面积。网状件(106、206、306)中的每个主分支(108、208、308)的最小横截面积能够大于网状件(106、206、306)中的每个辅助分支(116、216、316)的最小横截面积。因此,网状件(106、206、306)中的主分支(108、208、308)的最大横截面积能够限定网状件(106、206、306)的分支的最小横截面积中的最大者。此外,网状件(106、206、306)中的每个第一主分支(108、208、308)的最大横截面积能够大于网状件(106、206、306)的每个辅助分支(116、216、316)的最大横截面积。因此,网状件(106、206、306)中的主分支(108、208、308)的最大横截面积能够限定网状件(106、206、306)的分支的最大横截面积中的最大者。
具体参考图1-图4,示出了根据一个实施例的负载支承部件100,其具有负载接收构件102、包括第一支撑构件104a的至少一个支撑构件104以及包括第一互连分支网状件106a的至少一个第一互连分支网状件106。至少一个支撑构件104能够包括沿着第二方向D2与第一支撑构件104a间隔开并沿着第一方向D1从负载接收构件102偏移的第二支撑构件104b。此外,至少一个网状件106能够包括沿着第二方向D2与第一网状件106a间隔开的第二互连分支网状件106b。在该实施例中,负载支承部件100是用于车辆(诸如汽车或卡车)的保险杠梁。
第一网状件106a从负载接收构件102延伸到第一支撑构件104a。第一网状件106a包括至少一个主分支108,所述主分支108包括第一主分支108a,所述第一主分支108a具有附接到负载接收构件102的第一主分支端部110、附接到第一支撑构件104a的第二主分支端部112。第二主分支端部112沿着第一方向和与第二方向D2相反的第二方向两者与第一主分支端部110间隔开。
第一网状件106a还具有至少一个辅助分支116,诸如多个辅助分支。具体地,在该实施例中,第一网状件106a具有四个辅助分支116a-116d,但替代性实施例能够具有少于或多于四个辅助分支。辅助分支116a-116d中的每一个具有在第一主分支端部110与第二主分支端部112之间附接到第一主分支108a的主分支主体114的第一辅助分支端部124。此外,辅助分支116a-116d中的每一个具有附接到负载接收构件102的第二辅助分支端部126。因此,至少一个辅助分支116a-116d中的每一个从第一主分支108a的主分支主体114延伸到负载接收构件102。
第二辅助分支端部126彼此间隔开并且与第一主分支108a的第一主分支端部110间隔开,以便限定在辅助分支116a-116d的第二辅助分支端部126之间以及在第一主分支108a的第一主分支端部110与辅助分支116a-116d的第二辅助分支端部126之间的(i)个间隙134。间隙134能够是空气间隙。
第二辅助分支116b沿着第三方向D3与第一辅助分支116a间隔开,并且第一辅助分支116a和第二辅助分支116b具有沿着其相应的伸长轴线A2从其相应的第一辅助分支端部124到其相应的第二辅助分支端部126的长度l2,所述长度l2基本上相等。第三辅助分支116c沿着第二方向D2与第一辅助分支116a间隔开,并且第一辅助分支116a具有沿着其伸长轴线A2从其第一辅助分支端部124到其第二辅助分支端部126的长度l2,所述长度l2大于第三辅助分支116c的沿着其伸长轴线A2从其第一辅助分支端部124到其第二辅助分支端部126测量的长度l2。第四辅助分支116d沿着第三方向D3与第三辅助分支116c间隔开并且沿着第二方向D2与第二辅助分支116b间隔开。第四辅助分支116d的沿其伸长轴线A2从其第一辅助分支端部124到其第二辅助分支端部126测量的长度l2基本上等于第三辅助分支116c的沿着其伸长轴线A2从其第一辅助分支端部124到其第二辅助分支端部126测量的长度l2。第一辅助分支116a至第四辅助分支116d的长度l2小于第一主分支108a的长度l1。
第二互连分支网状件108b能够是第一互连分支网状件108a的关于沿第一方向D1和第三方向D3延伸的平面P1的大致镜像,其中平面P1在第二方向D2上与第一网状件108a间隔开。因此,负载支承部件100能够关于平面P1对称,但本公开的实施例能够是不对称的(例如,当部件上的负载不均匀时)。第二网状件106b具有第二主分支108b,所述第二主分支108b具有附接到负载接收构件102的第一主分支端部110和附接到第二支撑构件104b的第二主分支端部112。第二网状件108b还具有至少一个辅助分支116,诸如多个辅助分支116e-116h。辅助分支116e-116h中的每一个具有附接到第二主分支108b的第一辅助分支端部124和附接到负载接收构件102的第二辅助分支端部126。
第二辅助分支116f沿着第三方向D3与第一辅助分支116e间隔开,并且第一辅助分支116e和第二辅助分支116f具有沿着其相应伸长轴线A2从其相应的第一辅助分支端部124到其相应的第二辅助分支端部126的长度l2,所述长度l2基本上相等。第三辅助分支116g沿着与第二方向D2相反的方向与第一辅助分支116e间隔开,并且第一辅助分支116a具有沿着其伸长轴线A2从其第一辅助分支端部124到其第二辅助分支端部126的长度l2,所述长度l2大于第三辅助分支116g的沿着其伸长轴线A2从其第一辅助分支端部124到其第二辅助分支端部126测量的长度l2。第四辅助分支116h沿着第三方向D3与第三辅助分支116g间隔开并且沿着与第二方向D2相反的方向与第二辅助分支116f间隔开。第四辅助分支116h的沿其伸长轴线A2从其第一辅助分支端部124到其第二辅助分支端部126测量的长度l2基本上等于第三辅助分支116g的沿着其伸长轴线A2从其第一辅助分支端部124到其第二辅助分支端部126测量的长度l2。第一辅助分支116e至第四辅助分支116h的长度l2小于第二主分支108b的长度l1。
现在转到图5-图8,示出了根据另一个实施例的被配置成抵抗负载的负载支承部件200。负载支承部件200具有负载接收构件202、至少一个支撑构件204和至少一个互连分支网状件206。至少一个网状件206能够具有以下中的至少一个:(i)第一互连分支网状件206a,(ii)第二互连分支网状件206b,其在垂直于第一方向D1的第二方向D2上与第一网状件206a间隔开,(iii)第三互连分支网状件206c,其在垂直于第一方向D1和第二方向D2的第三方向D3上与第一网状件206a间隔开,以及(iv)第四互连分支网状件206d,其在第三方向D3上与第二网状件206b间隔开并且在第二方向D2上与第三网状件206c间隔开。网状件206a-206b中的每一个能够从负载接收构件202延伸到支撑构件204。在该实施例中,负载支承部件200是附接到车辆(诸如汽车或卡车)的保险杠梁的保险杠能量吸收器。
第一网状件206a具有包括第一主分支208a和第二主分支208b的至少一个主分支208,其中第一主分支208a在垂直于第一方向D1的第二方向D2上与第二主分支208b间隔开。第一主分支208a和第二主分支208b中的每一个具有附接到负载接收构件202的第一主分支端部210和附接到支撑构件204的第二主分支端部212。
第一网状件206a还具有至少一个辅助分支216。辅助分支216具有在第一主分支端部210与第二主分支端部212之间附接到第一主分支208a的主分支主体214的第一辅助分支端部224。此外,分支216具有在第一主分支端部210与第二主分支端部212之间附接到第二主分支208b的第二辅助分支端部226。因此,辅助分支216从第一主分支208a的主分支主体214延伸到第二主分支208b的主分支主体214。
负载支承部件200能够限定间隙234a,所述间隙234a在第二方向上从第二主分支208b延伸到第一主分支208a并且在第一方向上从辅助分支216延伸到支撑构件202。负载支承部件还能够限定间隙234b,所述间隙234b在第二方向上从第二主分支208b延伸到第一主分支208a并且在第一方向上从负载接收构件202延伸到辅助分支216。间隙234a和234b可以是空气间隙。
第二互连分支网状件206b能够是第一互连分支网状件206a的关于沿第一方向D1和第三方向D3延伸的平面P1的大致镜像,所述第三方向D3垂直于第一方向D1和第二方向D2。第三互连分支网状件206c能够是第一互连分支网状件206a的关于沿第一方向D1和第二方向D2延伸的平面P2的大致镜像,所述第二方向D2垂直于第一方向D1和第三方向D3。第四互连分支网状件206d是第三互连分支网状件206c的关于沿第一方向D1和第三方向D3延伸的平面P1的大致镜像。第四网状件206d也能够是第二网状件206b的关于沿第一方向D1和第二方向D2二者延伸的平面P2的大致镜像。因此,部件200能够关于平面P1和平面P2对称,但本公开的实施例能够是不对称的(例如,当部件上的负载不均匀时)。应当注意的是,辅助分支264从第一主分支208a的主体214延伸到支撑构件204。第二网状件206b、第三网状件206c和第四网状件206d可以具有或可以不具有支撑构件264的镜像。
参考图9-图12,示出了根据另一个实施例的被配置成抵抗负载的负载支承部件300。负载支承部件300具有负载接收构件302、支撑构件304和互连分支网状件306。在该实施例中,负载支承部件300是用于车辆(诸如汽车或卡车)的保险杠的挤压盒。
网状件306具有至少一个主分支308,其能够包括第一主分支308a、第二主分支308b、第三主分支308c和第四主分支308d中的至少一个。第四主分支308d沿着垂直于第一方向D1的第二方向D2与第二主分支308b间隔开。第四主分支308d能够是第三主分支308c的围绕沿第一方向D1和第三方向D3延伸的平面P1的大致镜像。此外,第二主分支308b沿着垂直于第一方向D1和第二方向D2的第三方向D3与第一主分支308a间隔开。第二主分支308b能够是第一主分支308a的关于沿第一方向D1和第二方向D2延伸的平面P2的大致镜像。此外,第三主分支308c能够是第一主分支308a的旋转90度的大致副本。每个主分支308具有第一主分支端部310和第二主分支端部312,所述第二主分支端部312在第一方向D1上从第一主分支端部310偏移并且附接到支撑构件304。
网状件306还具有至少一个辅助分支316。至少一个辅助分支316能够包括辅助分支316a-316d。第一辅助分支316a具有附接到第一主分支308a和第三主分支308c中的一者或两者的第一主分支端部310的第一辅助分支端部324以及附接到负载接收构件302的第二辅助分支端部326。网状件306的第二辅助分支316b具有附接到第二主分支308b和第三主分支308c中的一者或两者的第一主分支端部310的第一辅助分支端部324以及附接到负载接收构件302的第二辅助分支端部326。网状件306的第三辅助分支316c具有附接到第二主分支308b和第四主分支308d中的一者或两者的第一主分支端部310的第一辅助分支端部324以及附接到负载接收构件302的第二辅助分支端部326。第四辅助分支316d具有附接到第一主分支308a和第四主分支308d中的一者或两者的第一主分支端部310的第一辅助分支端部324以及附接到负载接收构件302的第二辅助分支端部326。
至少一个辅助分支316还能够包括从第一辅助分支316a至第四辅助分支316d中的至少一个辅助分支中的每个辅助分支的辅助分支主体328延伸到负载接收构件302的至少一个(诸如两个)其他辅助分支316e。其他辅助分支316e中的每一个具有附接到第一辅助分支316a至第四辅助分支316d中的一个辅助分支的辅助分支主体328的第一辅助分支端部324以及附接到负载接收构件302的第二辅助分支端部326。其他辅助分支316e中的每一个在其从其第一辅助分支端部324延伸到其第二辅助分支端部326时,能够远离负载支承部件300的中心轴线AC延伸。中心轴线AC在第一方向D1上从负载接收构件302延伸到支撑构件304。
此外,至少一个辅助分支316能够包括从第一主分支308a至第四主分支308d中的至少一个主分支中的每个主分支延伸到支撑构件304的至少一个其他辅助分支316f。其他辅助分支316f中的每一个具有附接到主分支308a-308d中的一个主分支的辅助分支主体328的第一辅助分支端部324以及附接到支撑构件304的第二辅助分支端部326。其他辅助分支316e中的每一个在其从其第一辅助分支端部324延伸到其第二辅助分支端部326时,能够远离负载支承部件300的中心轴线AC延伸。负载支承部件300能够限定多个间隙334,每个间隙(i)在至少一个辅助分支316中的一些辅助分支之间延伸,或者(ii)在辅助分支与主分支之间延伸。间隙334可以是空气间隙。
现在转到图13和图14,示出了设计负载支承部件(诸如图1-图12中的任何负载支承部件)的方法400的框图。在步骤402中,确定特定应用的各种设计要求,诸如(但不限于):部件的边界条件、在考虑部件使用位置的情况下被允许用于负载支承部件的最大三维设计空间、将施加负载的特定位置、部件在这些位置处将承受的负载量、将形成零件的材料等。
在步骤404中,生成负载支承部件的第一三维形状的第一计算机模型。作为实例,考虑图14,其示出了能够用于设计图1的负载支承部件100的示例性第一计算机模型。在该实施例中,第一三维形状是矩形盒,但其他形状也可以用于其他负载支承部件。如图所示,第一三维形状500能够具有:质量;负载接收外表面502,其将形成图1的负载接收构件102的外表面140;以及支撑外表面504,其部分将形成图1的第一支撑构件104a和第二支撑构件104b的外表面152。负载接收外表面502沿第一方向D1从支撑外表面504偏移。第一三维形状500能够具有各自从负载接收外表面502延伸到支撑外表面504的相反的第一端部506和第二端部508。另外,第一三维形状500能够具有各自从负载接收外表面502延伸到支撑外表面504并且从第一端部506延伸到第二端部508的相反的第一侧面510和第二侧面512。第一三维形状500具有:沿着第一方向D1从负载接收外表面502到支撑外表面504的第一最大尺寸dP1、在垂直于第一方向D1的第二方向D2上从第一端部506到第二端部508的第二最大尺寸dP2以及在垂直于第一方向D1和第二方向D2的第三方向D3上从第一侧面510到第二侧面512的第三最大尺寸dP3。第一三维形状在其从负载接收外表面502延伸到支撑外表面504、从第一端部506延伸到第二端部508、并从第一侧面510延伸到第二侧面512时能够是实心的。
在步骤406中,为负载支承部件的第二三维形状的第二计算机模型选择剩余目标质量,并且在步骤408中,修改第一三维形状500的第一计算机模型以便限定负载支承部件的第二三维形状的第二计算机模型。修改步骤408包括从第一三维形状500移除第一质量以便获得具有剩余目标质量的第二三维形状。在负载接收外表面502与支撑构件外表面504之间、在第一端部506与第二端部508之间以及在第一侧面510与第二侧面512之间将第一质量从第一三维形状移除。在一些实例中,剩余目标质量能够多达质量的30%。在其他实例中,剩余目标质量能够多达质量的20%。在又一些其他实例中,剩余目标质量能够多达质量的10%。在又另一些其他实例中,剩余目标质量能够多达质量的5%。
能够执行步骤408中的对第一质量的移除,以便将第二三维形状的刚度保持在小于或等于目标质量的最大刚度的约百分之十的范围内。在一些实施例中,能够执行移除步骤以便最大化第二三维形状在目标质量下的刚度。附加地或可替代地,能够执行步骤408中的对第一质量的移除,以便将第二三维形状在刚度和目标质量下的自然频率保持在小于或等于最大自然频率的约百分之十的范围内。在一些实施例中,能够执行移除步骤以便最大化第二三维形状在目标质量下的自然频率。附加地或可替代地,能够执行步骤408中的对第一质量的移除,以便将第二三维形状在刚度和目标质量下的平均内部能量保持在小于或等于最大平均内部能量的约百分之十的范围内。在一些实施例中,能够执行移除步骤以便最大化第二三维形状在目标质量下的平均内部能量。能够使用拓扑优化软件(诸如(但不限于)Solid来生成第一三维形状的第一计算机模型和第二三维形状的第二计算机模型。
一旦移除第一质量以达到剩余目标质量,则第二三维形状能够限定至少一个互连分支网状件,诸如(但不限于)图1-图12中所示的网状件106、206和306中的至少一个。应当注意的是,在关于平面对称(例如,其中边界条件和负载关于平面对称)的实施例中,能够执行步骤408以生成少于全部的分支网状件(例如,106a、206a),并且能够使用软件通过复制、旋转和/或镜像所生成的网状件来生成剩余的一个或更多个分支网状件(例如,106b、206b、206c、206d)。此外,能够获得第二三维形状以便将第一最大尺寸dP1、第二最大尺寸dP2和第三最大尺寸dP3保持到百分之十内。换言之,第二三维形状能够具有与第一三维形状基本相同的整体尺寸(在百分之十内)。在一些实施例中,能够获得第二三维形状以便使第一最大尺寸dP1、第二最大尺寸dP2和第三最大尺寸dP3不发生改变。
由于在步骤408中移除的质量的量,第二三维部件可能不满足负载支承部件的负载要求。因此,在步骤410中,将第二质量添加到第二三维形状的第二计算机模型以便获得第三三维形状的第三计算机模型。能够添加第二质量以使得第三三维形状满足指定的负载要求。在一些实例中,第二质量能够在满足指定负载要求所需的质量的最小量的百分之十内。第二质量小于第一质量,并且因此,添加步骤致使第三三维形状具有大于目标质量但小于第一三维形状的质量的质量。能够使用诸如(但不限于)尺寸优化软件(包括例如,Livermore Software Technology Corporation(LSTC)TM的LS-OPTTM、AltairTM、OptistructTM和SimuliaTM、TOSCATM)的软件来添加第二质量。
第三三维形状能够限定至少一个互连分支网状件,诸如图1-图12中所示的网状件106、206和306中的至少一个。因此,当第二质量被添加到第二三维形状时,能够保持互连分支网状件的各个分支。能够将第二质量添加到至少一个主分支(108、208、308)中的一个或更多个主分支,以便改变至少一个主分支(108、208、308)中的一个或更多个主分支的横截面(130、230、330)的横截面积。附加地或可替代地,能够将第二质量添加到至少一个辅助分支(116、216、316)中的一个或更多个辅助分支,以便改变至少一个辅助分支(116、216、316)中的一个或更多个辅助分支的横截面(136、236、336)的横截面积。
在步骤412中,如果需要考虑所采用的形成工艺的约束,则能够进一步修改第三三维形状的第三计算机模型。例如,对于三维打印,能够修改第三三维形状以便移除悬伸/悬垂(overhanging)特征。
在步骤414中,使负载支承部件形成为具有第三三维形状。例如,形成能够是三维打印、注射模制或任何其他合适类型的形成。
应当理解的是,本公开能够包括至少任何一个以下实施例至所有以下实例:
实例1:一种被配置成抵抗负载的负载支承部件,所述负载支承部件包括:负载接收构件,其限定被配置成接收负载的外表面;支撑构件,其沿着第一方向从所述负载接收构件偏移;互连分支网状件,所述网状件从所述负载接收构件延伸到所述支撑构件,所述互连分支网状件包括:至少一个主分支,其各自具有附接到所述负载接收构件和所述支撑构件中的一个的第一主分支端部;以及至少一个辅助分支,其具有附接到所述至少一个主分支的第一主分支的第一辅助分支端部以及附接到以下之一的第二辅助分支端部:(i)所述负载接收构件,(ii)所述支撑构件,以及(iii)所述至少一个主分支的第二主分支。
实例2:根据实例1所述的负载支承部件,其中所述至少一个主分支具有从所述第一主分支端部偏移的第二主分支端部。
实例3:根据实例2所述的负载支承部件,其中所述第二主分支端部附接到所述负载接收构件和所述支撑构件中的另一个。
实例4:根据实例2至3中任一项所述的负载支承部件,其中所述至少一个主分支还包括从所述第一主分支端部延伸到所述第二主分支端部的主分支主体。
实例5:根据实例4所述的负载支承部件,其中所述主分支主体在其沿着伸长轴线从所述第一主分支端部延伸到所述第二主分支端部时是伸长的。
实例6:根据实例4所述的负载支承部件,其中所述主分支主体仅由一个伸长轴线限定。
实例7:根据实例5所述的负载支承部件,其中所述伸长轴线在其从所述第一主分支端部延伸到所述第二主分支端部时是弯曲的。
实例8:根据实例6至7中任一项所述的负载支承部件,其中所述主分支主体限定:沿着所述伸长轴线的最大长度、在垂直于所述伸长轴线的方向上的最大宽度以及在垂直于所述伸长轴线的另一个方向上的最大厚度,所述最大长度大于所述最大宽度和所述最大厚度。
实例9:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述主分支主体沿着所述至少一个主分支的伸长轴线限定多个主分支横截平面,所述多个主分支横截平面垂直于所述至少一个主分支的伸长轴线,所述主分支横截平面各自限定所述主分支主体的主分支横截面积。
实例10:根据实例9所述的负载支承部件,其中所述主分支横截面积在它们从所述第一主分支端部延伸到所述第二主分支端部时变化。
实例11:根据实例9和10中任一项所述的负载支承部件,其中所述主分支横截面积在它们沿着所述伸长轴线从所述第一主分支端部朝向所述主分支主体的中间延伸时减小。
实例12:根据实例9至11中任一项所述的负载支承部件,其中所述主分支横截面积在它们沿着所述伸长轴线从所述第二主分支端部朝向所述主分支主体的中间延伸时减小。
实例13:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述至少一个主分支具有限定所述至少一个主分支的外周边的外表面,其中所述外周边沿着所述至少一个主分支的整体是实心的。
实例14:根据实例13所述的负载支承部件,其中所述外周边没有延伸通过所述外周边的任何孔。
实例15:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述至少一个辅助分支的所述第一辅助分支端部在所述第二主分支端部处附接到所述第一主分支。
实例16:根据实例15所述的负载支承部件,其中所述至少一个辅助分支的所述第二辅助分支端部附接到所述负载接收构件,使得所述至少一个辅助分支从所述第二主分支端部延伸到所述负载接收构件。
实例17:根据实例15所述的负载支承部件,其中所述至少一个辅助分支的所述第二辅助分支端部附接到所述支撑构件,使得所述至少一个辅助分支从所述第二主分支端部延伸到所述支撑构件。
实例18:根据实例15所述的负载支承部件,其中所述至少一个辅助分支的所述第二辅助分支端部附接到所述第二主分支,使得所述至少一个辅助分支从所述第二主分支端部延伸到所述第二主分支。
实例19:根据实例1至14中任一项所述的负载支承部件,其中所述至少一个辅助分支的所述第一辅助分支端部在所述第一主分支端部与所述第二主分支端部之间附接到所述第一主分支的主体。
实例20:根据实例19所述的负载支承部件,其中所述至少一个辅助分支的所述第二辅助分支端部附接到所述负载接收构件,使得所述至少一个辅助分支从所述主分支主体延伸到所述负载接收构件。
实例21:根据实例20所述的负载支承部件,其中所述第一主分支端部附接到所述负载接收构件,并且所述第二辅助分支端部沿着垂直于所述第一方向的第二方向与所述第一主分支端部隔开,以便限定所述第二辅助分支与所述第一主分支端部之间的间隙。
实例22:根据实例19所述的负载支承部件,其中所述至少一个辅助分支的所述第二辅助分支端部附接到所述支撑构件,使得所述至少一个辅助分支从所述第二主分支端部延伸到所述支撑构件。
实例23:根据实例22所述的负载支承部件,其中所述第二主分支端部附接到所述支撑构件,并且所述第二辅助分支端部沿着垂直于所述第一方向的第二方向与所述第二主分支端部隔开,以便限定所述第二辅助分支端部与所述第二主分支端部之间的间隙。
实例24:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其包括沿着垂直于所述第一方向的第二方向与所述第一主分支间隔开的所述第二主分支,并且所述第二辅助分支端部附接到所述第二主分支,使得所述辅助分支从所述第一主分支延伸到所述第二主分支。
实例25:根据实例24所述的负载支承部件,其中所述负载支承部件限定间隙,所述间隙在所述第二方向上从所述第二主分支延伸到所述第一主分支并且在所述第一方向上从所述辅助分支延伸到所述支撑构件。
实例26:根据实例24所述的负载支承部件,其中所述负载支承部件限定间隙,所述间隙在所述第二方向上从所述第二主分支延伸到所述第一主分支并且在所述第一方向上从所述负载接收构件延伸到所述辅助分支。
实例27:根据实例21、23、25和26中任一项所述的负载支承部件,其中所述间隙是空气间隙
实例28:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述至少一个辅助分支还包括从所述第一辅助分支端部延伸到所述第二辅助分支端部的辅助分支主体。
实例29:根据实例28所述的负载支承部件,其中所述辅助分支主体在其沿着辅助分支伸长轴线从所述第一辅助分支端部延伸到所述第二辅助分支端部时是伸长的。
实例30:根据实例28所述的负载支承部件,其中所述辅助分支伸长轴线是所述辅助分支的唯一伸长轴线。
实例31:根据实例29所述的负载支承部件,其中所述辅助分支伸长轴线在其从所述第一辅助分支端部延伸到所述第二辅助分支端部时是弯曲的。
实例32:根据实例29至31中任一项所述的负载支承部件,其中所述辅助分支主体限定:沿着所述辅助分支伸长轴线的最大长度、在垂直于所述辅助分支伸长轴线的方向上的最大宽度以及在垂直于所述辅助分支伸长轴线的另一个方向上的最大厚度,所述最大长度大于所述最大宽度和所述最大厚度。
实例33:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述辅助分支主体沿着辅助伸长轴线限定多个辅助分支横截平面,所述多个辅助分支横截平面垂直于所述辅助分支伸长轴线,所述辅助分支横截平面各自限定所述辅助分支主体的辅助分支横截面积。
实例34:根据实例33所述的负载支承部件,其中所述辅助分支横截面积在它们从所述第一辅助分支端部延伸到所述第二辅助分支端部时变化。
实例35:根据实例33和34中任一项所述的负载支承部件,其中所述辅助分支横截面积在它们沿着所述辅助分支伸长轴线从所述第一辅助分支端部朝向所述辅助分支主体的中间延伸时减小。
实例36:根据实例33至35中任一项所述的负载支承部件,其中所述辅助分支横截面积在它们沿着所述辅助分支伸长轴线从所述第二辅助分支端部朝向所述辅助分支主体的中间延伸时减小。
实例37:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述至少一个辅助分支具有限定所述至少一个辅助分支的外周边的外表面,其中所述辅助分支的外周边沿着所述至少一个辅助分支的整体是实心的。
实例38:根据实例37所述的负载支承部件,其中所述辅助分支的外周边没有延伸通过所述辅助分支的外周边的任何孔。
实例39:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述负载接收构件限定与所述外表面相反的内表面,所述内表面连接到所述互连分支网状件,使得所述互连分支网状件从所述内表面延伸到所述支撑构件。
实例40:根据实例39所述的负载支承部件,其中所述负载接收构件是板。
实例41:根据实例39所述的负载支承部件,其中所述板具有各自从所述外表面延伸到所述内表面的相反的第一端部和第二端部以及各自从所述外表面延伸到所述内表面并从所述第一端部延伸到所述第二端部的相反的第一侧面和第二侧面。
实例42:根据实例41所述的负载支承部件,其中所述负载接收构件具有:从所述外表面到所述内表面的第一负载接收构件尺寸、从所述第一侧面到所述第二侧面的第二负载接收构件尺寸以及从所述第一端部到所述第二端部的第三负载接收构件尺寸。
实例43:根据实例42所述的负载支承部件,其中所述第二负载接收构件尺寸大于或基本上等于所述第三负载接收构件尺寸,并且所述第三负载接收构件尺寸大于所述第一负载接收构件尺寸。
实例44:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述负载接收构件的外表面限定多个离散负载点,所述离散负载点沿所述外表面彼此间隔开并且被配置成接收垂直于所述外表面的负载。
实例45:根据实例44所述的负载支承部件,其中所述互连分支网状件形成被配置成抵抗所述负载的多个负载路径,其中每个负载路径在所述离散负载点中的相应负载点处从所述负载接收构件延伸到所述支撑构件。
实例46:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述负载接收构件限定延伸通过所述外表面并且在所述多个分支中的相应分支之间延伸的多个孔。
实例47:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述支撑构件限定被配置成对负载起作用的支撑构件外表面。
实例48:根据实例47所述的负载支承部件,其中所述支撑构件限定与所述支撑构件外表面相反的支撑构件内构件表面,所述支撑构件内表面连接到所述互连分支网状件,使得所述互连分支网状件从所述支撑构件内表面延伸到所述负载接收构件。
实例49:根据实例1至48中任一项所述的负载支承部件,其中所述支撑构件是板。
实例50:根据实例49所述的负载支承部件,其中所述支撑构件具有各自从所述支撑构件外表面延伸到所述支撑构件内表面的相反的支撑构件第一端部和支撑构件第二端部以及各自从所述支撑构件外表面延伸到所述支撑构件内表面并且从所述支撑构件第一端部延伸到所述支撑构件第二端部的相反的第一侧面和第二侧面。
实例51:根据实例50所述的负载支承部件,其中所述支撑构件具有:从所述支撑构件外表面到所述支撑构件内表面的第一支撑构件尺寸、从所述支撑构件第一侧面到所述支撑构件第二侧面的第二支撑构件尺寸以及从所述支撑构件第一端部到所述支撑构件第二端部的第三支撑构件尺寸。
实例52:根据实例51所述的负载支承部件,其中所述第二支撑构件尺寸大于或基本上等于所述第三支撑构件尺寸,并且所述第三支撑构件尺寸大于所述第一支撑构件尺寸。
实例53:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述支撑构件限定延伸通过所述外表面并且在所述多个分支中的相应分支之间延伸的多个孔。
实例54:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述至少一个主分支沿着所述至少一个主分支的伸长轴线限定多个主分支横截平面,所述多个主分支横截平面垂直于所述至少一个主分支的伸长轴线,所述主分支横截平面限定所述至少一个主分支的最小横截面积和所述至少一个主分支的最大横截面积。
实例55:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述至少一个辅助分支限定垂直于所述至少一个辅助分支的伸长轴线的辅助分支横截平面,所述辅助分支横截平面限定所述至少一个辅助分支的最小横截面积和所述至少一个辅助分支的最大横截面积。
实例56:根据实例55所述的负载支承部件,其中所述至少一个主分支的最小横截面积大于所述至少一个辅助分支的最小横截面积。
实例57:根据实例55至56中任一项所述的负载支承部件,其中所述至少一个主分支的最大横截面积大于所述至少一个辅助分支的最大横截面积。
实例58:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述网状件的每个分支具有沿着垂直于所述分支的伸长轴线的横截平面限定的最大横截面尺寸,并且所述至少一个主分支的最大横截面积限定所述分支的最大横截面积中的最大者。
实例59:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述网状件的每个分支具有沿着垂直于所述分支的伸长轴线的横截平面限定的最大横截面尺寸,并且所述至少一个主分支的最大横截面积限定所述分支的最大横截面积中的两个最大者中的一个。
实例60:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述网状件的每个分支具有沿着垂直于所述分支的伸长轴线的横截平面限定的最大横截面尺寸,并且所述至少一个主分支的最大横截面积限定所述分支的最大横截面积中的四个最大者中的一个。
实例61:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述第一主分支具有从其延伸的至少两个辅助分支。
实例62:根据实例61所述的负载支承部件,其中所述第一主分支具有从其延伸的至少三个辅助分支。
实例63:根据实例61至62中任一项所述的负载支承部件,其中所述至少两个辅助分支中的每一个具有附接到所述第一主分支的第一辅助分支端部以及附接到以下之一的第二辅助分支端部:(i)所述负载接收构件,(ii)所述支撑构件,以及(iii)所述第二主分支。
实例64:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述至少一个辅助分支具有从其延伸的至少一个其他辅助分支。
实例65:根据实例64所述的负载支承部件,其中所述至少一个其他辅助分支具有附接到所述至少一个辅助分支的第一辅助分支端部以及附接到以下之一的第二辅助分支端部:(i)所述负载接收构件,(ii)所述支撑构件,以及(iii)所述第二主分支。
实例66:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述负载支承部件沿垂直于所述第一方向的第二方向是伸长的。
实例67:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其包括所述互联分支网状件和沿着垂直于所述第一方向的第二方向与所述互连分支网状件间隔开的第二互连分支网状件。
实例68:根据实例68所述的负载支承部件,其中所述第一主分支端部附接到所述负载接收构件,所述网状件具有附接到所述支撑构件的第二主分支端部,并且所述第二主分支端部沿着所述第一方向和与所述第一方向相反的第二方向与所述第一主分支端部间隔开。
实例69:根据实例68所述的负载支承部件,其中所述至少一个辅助分支包括第一辅助分支和第二辅助分支,每个所述辅助分支具有附接到所述第一主分支的第一辅助分支端部以及附接到所述负载接收构件的第二辅助分支端部,其中所述第一辅助分支沿着所述第二方向以及垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向中的一个方向与所述第二辅助分支间隔开。
实例70:根据实例69所述的负载支承部件,其中所述第二辅助分支沿着所述第二方向与所述第一辅助分支间隔开,所述第一辅助分支和所述第二辅助分支中的每一个具有沿着伸长轴线从所述第一辅助分支端部到所述第二辅助分支端部的长度,并且所述第一辅助分支的长度大于所述第二辅助分支的长度。
实例71:根据实例70所述的负载支承部件,其中所述第一辅助分支沿着所述第二方向与所述第二辅助分支间隔开,并且所述至少一个辅助分支包括第三辅助分支,所述第三辅助分支具有附接到所述第一主分支的第一辅助分支端部和附接到所述负载接收构件的第二辅助分支端部,其中所述第三辅助分支沿着垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向与所述第一辅助分支和所述第二辅助分支中的一个间隔开。
实例72:根据实例71所述的负载支承部件,其中所述辅助分支中的每一个具有沿着伸长轴线从所述第一辅助分支端部到所述第二辅助分支端部的长度,并且所述第三辅助分支的长度基本上等于所述第一辅助分支和所述第二辅助分支中的一个的长度。
实例73:根据实例70所述的负载支承部件,其中所述第一辅助分支沿着所述第三方向与所述第二辅助分支间隔开,所述第一辅助分支和所述第二辅助分支中的每一个具有沿着伸长轴线从所述第一辅助分支端部到所述第二辅助分支端部的长度,并且所述第一辅助分支的长度基本上等于所述第二辅助分支的长度。
实例74:根据实例IS1至IS4b中任一项所述的负载支承部件,其中所述第二互连分支网状件是所述第一互连分支网状件的关于沿第一方向和第三方向延伸的平面的大致镜像,所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向二者。
实例75:根据实例67至74中任一项所述的负载支承部件,其中所述负载支承部件包括第二支撑构件,所述第二支撑构件沿所述第二方向与所述第一支撑构件间隔开并且在所述第一方向上从所述负载接收构件偏移,所述第二网状件从所述负载接收构件延伸到所述第二支撑构件。
实例76:根据实例75所述的负载支承部件,其中所述第二网状件包括:第二主分支,所述第二主分支具有附接到所述负载接收构件的第一主分支端部和附接到所述第二支撑构件的第二主分支端部;以及至少一个辅助分支,所述至少一个辅助分支具有附接到所述第二主分支的第一辅助分支端部以及附接到所述负载接收构件的第二辅助分支端部。
实例77:根据实例76所述的负载支承部件,其中所述第二网状件的所述至少一个辅助分支包括第一辅助分支和第二辅助分支,每个所述辅助分支具有附接到所述第二主分支的第一辅助分支端部以及附接到所述负载接收构件的第二辅助分支端部,其中所述第二网状件的所述第一辅助分支沿着所述第二方向以及垂直于所述第一方向和所述第二方向二者的第三方向中的一个方向与所述第二网状件的所述第二辅助分支间隔开。
实例78:根据实例77所述的负载支承部件,其中所述第二网状件的所述第一辅助分支沿着所述第二方向与所述第二网状件的所述第二辅助分支间隔开,所述第二网状件的所述第一辅助分支和所述第二辅助分支中的每一个具有沿着伸长轴线从所述第一辅助分支端部到所述第二辅助分支端部的长度,并且所述第二网状件的所述第一辅助分支的长度大于所述第二辅助分支的长度。
实例79:根据实例78所述的负载支承部件,其中所述第二网状件的所述第一辅助分支沿着所述第二方向与所述第二网状件的所述第二辅助分支间隔开,并且所述第二网状件的所述至少一个辅助分支包括第三辅助分支,所述第三辅助分支具有附接到所述第二主分支的第一辅助分支端部以及附接到所述负载接收构件的第二辅助分支端部,其中所述第二网状件的所述第三辅助分支沿着垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向与所述第二网状件的所述第一辅助分支和所述第二辅助分支中的一个间隔开。
实例80:根据实例79所述的负载支承部件,其中所述第二网状件的所述辅助分支中的每一个具有沿着伸长轴线从所述第一辅助分支端部到所述第二辅助分支端部的长度,并且所述第二网状件的所述第三辅助分支的长度基本上等于所述第二网状件的所述第一辅助分支和所述第二辅助分支中的一个的长度。
实例81:根据实例78所述的负载支承部件,其中所述第二网状件的所述第一辅助分支沿着所述第三方向与所述第二网状件的所述第二辅助分支间隔开,所述第二网状件的所述第一辅助分支和所述第二辅助分支中的每一个具有沿着伸长轴线从所述第一辅助分支端部到所述第二辅助分支端部的长度,并且所述第二网状件的所述第一辅助分支的长度基本上等于所述第二网状件的所述第二辅助分支的长度。
实例82:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述负载支承部件是保险杠梁。
实例83:根据实例67所述的负载支承部件,其中所述网状件包括所述第一主分支和所述第二主分支,每个所述主分支具有附接到所述负载接收构件的第一主分支端部和附接到所述支撑构件的第二主分支端部。
实例84:根据实例83所述的负载支承部件,其中所述第二辅助分支端部附接到所述第二主分支。
实例85:根据实例83所述的负载支承部件,其中所述第二互连分支网状件是所述第一互连分支网状件的关于沿以下之一延伸的平面的大致镜像:(i)所述第一方向和垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向二者以及(ii)所述第一方向和所述第二方向二者。
实例86:根据实例85所述的负载支承部件,其还包括第三互连分支网状件,其中所述第二网状件是所述第一互连分支网状件的关于沿第一方向和第三方向延伸的平面的大致镜像,所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向二者,并且所述第三网状件是所述第一网状件的关于沿着所述第一方向和所述第二方向延伸的平面的大致镜像。
实例87:根据实例86所述的负载支承部件,其还包括第四互连分支网状件,其中所述第四网状件是所述第三互连分支网状件的关于沿所述第一方向延伸的平面的大致镜像。
实例88:根据实例86和87中任一项所述的负载支承部件,其还包括第四互连分支网状件,其中所述第四网状件是所述第二网状件的关于沿着所述第一方向和所述第二方向延伸的平面的大致镜像。
实例89:根据实例1至66以及83至86中任一项所述的负载支承部件,其中所述负载支承部件是被配置成附接到保险杠梁的保险杠能量吸收器。
实例90:根据实例1至65中任一项所述的负载支承部件,其中所述网状件包括第一主分支和第二主分支,所述主分支均具有附接到所述支撑构件的第一主分支端部以及在所述第一方向上从所述第一主分支端部偏移的第二主分支端部。
实例91:根据实例90所述的负载支承部件,其中所述第一主分支和所述第二主分支沿着在所述第一方向和所述第三方向上延伸的第一平面在所述第三方向上彼此间隔开。
实例92:根据实例90和91中任一项所述的负载支承部件,其中所述第二主分支是所述第一主分支的关于在所述第一方向和所述第二方向上延伸的第二平面的镜像。
实例93:根据实例90至92中任一项所述的负载支承部件,其中所述网状件包括第三主分支,所述第三主分支具有附接到所述支撑构件的第一主分支端部以及在所述第一方向上从所述第一主分支端部偏移的第二主分支端部。
实例94:根据实例93所述的负载支承部件,其中所述第三主分支是所述第一主分支的围绕在第一方向上延伸的轴线旋转90度的大致副本。
实例95:根据实例93至94中任一项所述的负载支承部件,其中所述网状件包括第四主分支,所述第四主分支具有附接到所述支撑构件的第一主分支端部以及在所述第一方向上从所述第一主分支端部偏移的第二主分支端部。
实例96:根据实例95所述的负载支承部件,其中所述第三主分支和所述第四主分支沿着在所述第一方向和所述第二方向上延伸的第一平面在所述第二方向上彼此间隔开。
实例97:根据实例95和96中任一项所述的负载支承部件,其中所述第四主分支是所述第三主分支的关于在所述第一方向和所述第二方向上延伸的所述第一平面的镜像。
实例98:根据实例90至97中任一项所述的负载支承部件,其中所述辅助分支的所述第一辅助分支端部附接到所述第一主分支和所述第三主分支中的至少一个的所述第一主分支端部,并且所述辅助分支的所述第二辅助分支端部附接到所述负载接收构件。
实例99:根据实例98所述的负载支承部件,其中所述辅助分支的所述第一辅助分支端部附接到所述第一主分支和所述第三主分支的所述第一主分支端部。
实例100:根据实例98和99中任一项所述的负载支承部件,其包括第二辅助分支,所述第二辅助分支具有附接到所述第二主分支和所述第三主分支中的至少一个的所述第一主分支端部的第一辅助分支端部以及附接到所述负载接收构件的第二辅助分支端部。
实例101:根据实例100所述的负载支承部件,其中所述第二辅助分支的所述第一辅助分支端部附接到所述第二主分支和所述第三主分支的所述第一主分支端部。
实例102:根据实例100和IU6a中任一项所述的负载支承部件,其包括第三辅助分支,所述第三辅助分支具有附接到所述第三主分支和所述第四主分支中的至少一个的所述第一主分支端部的第一辅助分支端部以及附接到所述负载接收构件的第二辅助分支端部。
实例103:根据实例102所述的负载支承部件,其中所述第三辅助分支的所述第一辅助分支端部附接到所述第三主分支和所述第四主分支的所述第一主分支端部。
实例104:根据实例102和103中任一项所述的负载支承部件,其包括第四辅助分支,所述第四辅助分支具有附接到所述第一主分支和所述第四主分支中的至少一个的所述第一主分支端部的第一辅助分支端部以及附接到所述负载接收构件的第二辅助分支端部。
实例105:根据实例104所述的负载支承部件,其中所述第四辅助分支的所述第一辅助分支端部附接到所述第一主分支和所述第四主分支的所述第一主分支端部。
实例106:根据实例98至105所述的负载支承部件,其包括至少一个其他辅助分支,所述至少一个其他辅助分支从所述第一辅助分支至所述第四辅助分支中的至少一个辅助分支中的每一个的辅助分支主体延伸到所述负载接收构件。
实例107:根据实例106所述的负载支承部件,其包括至少一个其他辅助分支,所述至少一个其他辅助分支从所述第一辅助分支至所述第四辅助分支中的每一个的辅助分支主体延伸到所述负载接收构件。
实例108:根据实例106和107中任一项所述的负载支承部件,其包括至少两个其他辅助分支,所述至少两个其他辅助分支从所述第一辅助分支至所述第四辅助分支中的至少一个辅助分支中的每一个的辅助分支主体延伸到所述负载接收构件。
实例109:根据实例108所述的负载支承部件,其包括至少两个其他辅助分支,所述至少两个其他辅助分支从所述第一辅助分支至所述第四辅助分支中的每一个的辅助分支主体延伸到所述负载接收构件。
实例110:根据实例98至109中任一项所述的负载支承部件,其还包括至少一个其他辅助分支,所述至少一个其他辅助分支从所述第一主分支至所述第四主分支中的至少一个主分支中的每一个延伸到所述支撑构件。
实例111:根据实例110所述的负载支承部件,其包括至少一个其他辅助分支,所述至少一个其他辅助分支从所述第一主分支至所述第四主分支中的每一个延伸到所述负载接收构件。
实例112:根据实例106至111中任一项所述的负载支承部件,其中所述其他辅助构件中的每一个在其延伸到所述负载接收构件时远离所述负载支承部件的中心轴线延伸,其中所述中心轴线在所述第一方向上从所述负载接收构件延伸到所述支撑构件。
实例113:根据实例98至112中任一项所述的负载支承部件,其中所述负载支承部件是用于汽车保险杠的挤压盒。
实例114:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述网状件是由单一材料形成的整体部件。
实例115:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述负载接收构件、所述支撑构件和所述网状件形成由单一材料形成的整体部件。
实例116:根据实例114和115中任一项所述的负载支承部件,其中所述材料是丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)。
实例117:根据实例114和115中任一项所述的负载支承部件,其中所述材料包括聚醚酰亚胺或ULTEM。
实例118:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中通过增材制造来形成所述负载支承部件。
实例119:根据实例118所述的负载支承部件,其中所述增材制造是三维打印。
实例120:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中通过注射模制来形成所述负载支承部件。
实例121:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述负载支承部件是汽车部件。
实例122:根据前述实例中任一项所述的负载支承部件,其中所述负载支承部件是汽车保险杠部件。
实例123:一种设计被配置成抵抗负载的负载支承部件的方法,所述方法包括:
生成所述负载支承部件的第一三维形状的第一计算机模型,所述第一三维形状具有质量、负载接收构件外表面和沿着第一方向从所述负载接收构件外表面偏移的支撑构件外表面;
为所述负载支承部件的第二三维形状的第二计算机模型选择剩余目标质量;
修改所述第一三维形状的所述第一计算机模型以便限定所述第二三维形状的所述第二计算机模型,其中所述修改步骤包括在所述负载接收构件外表面与所述支撑构件外表面之间从第一三维形状移除第一质量,使得所述第二三维形状具有所述剩余目标质量;以及
将第二质量添加到所述第二三维形状的所述第二计算机模型以便获得第三三维形状的第三计算机模型,其中所述第二质量小于所述第一质量,
其中所述添加步骤致使所述第三三维形状具有比所述目标质量更大的质量。
实例124:根据实例123所述的方法,其中所述第一三维形状具有各自从所述负载接收构件外表面延伸到支撑构件外表面的相反的第一端部和第二端部,以及各自从所述负载接收构件外表面延伸到所述支撑构件表面并从所述第一端部延伸到所述第二端部的相反的第一侧面和第二侧面。
实例125:根据实例124所述的方法,其中所述第一三维形状具有:从所述负载接收构件外表面到支撑构件外表面的第一最大负载支承部件尺寸、从所述第一侧面到所述第二侧面的第二最大负载支承部件尺寸以及从所述第一端部到所述第二端部的第三最大负载支承部件尺寸。
实例126:根据实例125所述的方法,其中所述第二三维形状基本上保持所述第一最大负载支承部件尺寸、所述第二最大负载支承部件尺寸和所述第三最大负载支承部件尺寸中的每一个。
实例127:根据实例125所述的方法,其中所述第二三维形状将所述第一最大负载支承部件尺寸、所述第二最大负载支承部件尺寸和所述第三最大负载支承部件尺寸中的每一个保持在百分之十内。
实例128:根据前述方法实例中任一项所述的方法,其中执行对所述第一质量的移除以便将所述第二三维形状的刚度保持在小于或等于所述目标质量的最大刚度的约百分之十的范围内。
实例129:根据实例128所述的方法,其中执行所述移除步骤以便最大化所述第二三维形状的刚度。
实例130:根据实例128和129中任一项所述的方法,其中执行对所述第一质量的移除以便将所述第二三维形状在所述刚度和目标质量下的自然频率保持在小于或等于最大自然频率的约百分之十的范围内。
实例131:根据实例130所述的方法,其中执行所述移除步骤以便最大化所述第二三维形状在所述刚度和目标质量下的自然频率。
实例132:根据实例123至131中任一项所述的方法,其中执行对所述第一质量的移除以便将所述第二三维形状在所述目标质量下的自然频率保持在小于或等于最大自然频率的约百分之十的范围内。
实例133:根据实例132所述的方法,其中执行所述移除步骤以便最大化所述第二三维形状在所述目标质量下的自然频率。
实例134:根据前述方法实例中任一项所述的方法,其中在所述移除步骤中的所述剩余目标质量多达所述质量的30%。
实例135:根据实例134所述的方法,其中在所述移除步骤中的所述剩余目标质量多达所述质量的20%。
实例136:根据实例134所述的方法,其中在所述移除步骤中的所述剩余目标质量多达所述质量的10%。
实例137:根据实例134所述的方法,其中在所述移除步骤中的所述剩余目标质量多达所述质量的5%。
实例138:根据前述方法实例中任一项所述的方法,其中所述第二三维形状具有根据实例1至122中任一项所述的负载支承部件的形状。
实例139:根据前述方法实例中任一项所述的方法,其中所述第三三维形状具有根据实例1至122中任一项所述的负载支承部件的形状。
实例140:根据前述方法实例中任一项所述的方法,其中所述第三三维形状限定根据实例1至122中任一项所述的分支网状件。
实例141:根据实例140所述的方法,其中所述添加步骤保持所述分支网状件的分支。
实例142:根据前述方法实例中任一项所述的方法,其中所述第三三维形状满足所述负载支承部件的目标负载要求。
实例143:根据前述方法实例中任一项所述的方法,其中所述添加步骤包括添加所述第二质量直到所述第三三维形状满足所述负载支承部件的目标负载要求。
实例144:根据前述方法实例中任一项所述的方法,其还包括修改所述第三三维形状的计算机模型以考虑到三维打印约束。
实例145:一种形成被配置成在负载下抵抗变形的部件的方法,所述方法包括:
3D打印具有通过前述方法实例中的任一个获得的三维形状的部件。
Claims (20)
1.一种被配置成抵抗负载的负载支承部件,所述负载支承部件包括:
负载接收构件,其限定被配置成接收负载的外表面;
支撑构件,其沿着第一方向从所述负载接收构件偏移;
互连分支网状件,所述网状件从所述负载接收构件延伸到所述支撑构件,所述互连分支网状件包括:
至少一个主分支,其各自具有附接到所述负载接收构件和所述支撑构件中的一个的第一主分支端部;以及
至少一个辅助分支,其各自具有附接到所述至少一个主分支的第一主分支的第一辅助分支端部,以及附接到以下之一的第二辅助分支端部:(i)所述负载接收构件,(ii)所述支撑构件,以及(iii)所述至少一个主分支的第二主分支。
2.根据权利要求1所述的负载支承部件,其中所述第一主分支端部附接到所述负载接收构件,并且所述至少一个主分支具有附接到所述支承构件的第二主分支端部。
3.根据权利要求2所述的负载支承部件,其中所述至少一个辅助分支包括多个辅助分支,每个所述辅助分支具有附接到所述第一主分支的第一辅助分支端部以及附接到所述负载接收构件的第二辅助分支端部。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的负载支承部件,其包括沿着垂直于所述第一方向的第二方向与所述第一主分支间隔开的所述第二主分支,所述第二主分支具有附接到所述负载接收构件的第一主分支端部以及附接到所述支撑构件的第二主分支端部。
5.根据权利要求4所述的负载支承部件,其中所述至少一个辅助分支的所述第二辅助分支端部附接到所述第二主分支,使得所述至少一个辅助分支从所述第一主分支延伸到所述第二主分支。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的负载支承部件,其中所述第一主分支的所述第一主分支端部附接到所述支撑构件,所述至少一个辅助分支的所述第二辅助分支端部附接到所述负载接收构件,并且所述第一主分支具有附接到所述至少一个辅助分支的所述第一辅助分支端部的第二主分支端部。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的负载支承部件,其中所述负载支承部件是三维打印部件。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的负载支承部件,其中所述网状件是由单一材料形成的整体部件。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的负载支承部件,其中所述负载接收构件、所述支撑构件和所述网状件形成由单一材料形成的整体部件。
10.根据权利要求8-9中任一项所述的负载支承部件,其中所述材料包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)。
11.根据权利要求8-9中任一项所述的负载支承部件,其中所述材料包括聚醚酰亚胺。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的负载支承部件,其中通过增材制造或注射模制来形成所述负载支承部件。
13.一种设计被配置成抵抗负载的负载支承部件的方法,所述方法包括:
生成所述负载支承部件的第一三维形状的第一计算机模型,所述第一三维形状具有质量、负载接收构件外表面和沿着第一方向从所述负载接收构件外表面偏移的支撑构件外表面;
为所述负载支承部件的第二三维形状的第二计算机模型选择剩余目标质量;
修改所述第一三维形状的所述第一计算机模型以便限定所述第二三维形状的所述第二计算机模型,其中所述修改步骤包括在所述负载接收构件外表面与所述支撑构件外表面之间从第一三维形状移除第一质量,使得所述第二三维形状具有所述剩余目标质量;以及
将第二质量添加到所述第二三维形状的所述第二计算机模型以便获得第三三维形状的第三计算机模型,其中所述第二质量小于所述第一质量,
其中所述添加步骤致使所述第三三维形状具有比所述目标质量更大的质量。
14.根据权利要求13所述的方法,其中执行对所述第一质量的所述移除以便将所述第二三维形状的刚度保持在小于或等于所述目标质量的最大刚度的约百分之十的范围内。
15.根据权利要求13-14中任一项所述的方法,其中所述剩余目标质量多达所述质量的百分之二十。
16.根据权利要求13所述的方法,其中执行对所述第一质量的所述移除以便将所述第二三维形状在所述刚度和目标质量下的自然频率保持在小于或等于最大自然频率的约百分之十的范围内。
17.根据权利要求16所述的方法,其中执行所述移除步骤以便最大化所述第二三维形状在所述刚度和所述目标质量下的自然频率。
18.根据权利要求13所述的方法,其中执行对所述第一质量的移除以便将所述第二三维形状在所述目标质量下的自然频率保持在小于或等于最大自然频率的约百分之十的范围内。
19.根据权利要求18所述的方法,其中执行所述移除步骤以便最大化所述第二三维形状在所述目标质量下的自然频率。
20.根据权利要求13-14和16-19中任一项所述的方法,其中在所述移除步骤中的所述剩余目标质量多达所述质量的30%。
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