CN112437693A - 3d打印的分级过滤介质包 - Google Patents

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Abstract

一种过滤介质(400)包括多个固化材料层(402、402’)，所述多个固化材料层包括：第一层(402)，所述第一层具有在第一预定方向(406)上延伸的固化材料的第一起伏条(404)；和第二层(402’)，所述第二层具有在第二预定方向(408)上延伸的固化材料的第二起伏条(404’)。所述第一层(402)与所述第二层(402’)接触，并且所述第一预定方向(406)与所述第二预定方向(408)不平行，在其之间形成多个孔(410、410’)。

Description

3D打印的分级过滤介质包
技术领域
本公开涉及用于去除各种流体(例如液压流体、空气过滤、油和燃料等)中的污染物的过滤器和通气器，所述流体用于为土方移动、施工和采矿设备等(例如，汽车、农业、HVAC(加热、通风和空调)、机车、船舶、排气处理或任何其他使用过滤器和通气器的行业)的机构和发动机提供动力。具体地，本公开涉及使用3D打印技术制造的过滤器，从而允许在过滤器中使用更复杂的几何形状。
背景技术
土方移动、施工和采矿设备等经常使用过滤器和/或通气器，该过滤器或通气器用于去除各种流体(例如液压流体、油和燃料等)中的染污物，所述流体用于为设备的机构和发动机提供动力。随着时间的推移，污染物聚集在流体中，其可能对各种机构(例如，液压汽缸)和发动机的部件有害，使得需要维修。过滤器和/或通气器的目标是去除各种流体中的污染物以延长这些部件的使用寿命。使用过滤器和/或通气器的任何行业也可能需要从液压流体、空气、油和燃料等去除污染物。这些其它行业的实例包括但不限于汽车、农业、HVAC、机车、船舶、排气处理等。
此类过滤器采用的特征和几何结构受到可用于制造过滤器及其相关联的过滤介质的制造技术的限制。通常使用的技术包括折叠多孔织物或去除污染物的其它材料。典型的增材制造围绕创建固体的而非多孔的零件进行构造。因此，生成可集成到打印零件中或用于介质包中的可用等级的过滤介质不在例如FDM(熔融沉积成型)、FFF(融丝制造)、SLA(立体光刻)等的当前增材技术的标准能力内。
例如，Thiyagarajan等人的美国专利申请公开第2016/0287048A1号公开了一种用于洗碗机器具的过滤器，其包括过滤介质、沿着过滤器的轴向方向延伸的主体和沿着过滤器的轴向方向定位在主体的第一端处的盖。过滤介质配置成从洗碗机器具的洗涤室洗涤流体过滤碎屑和其它颗粒，并且附接到过滤器的主体或与过滤器的主体一体地形成。另外，盖配置成允许洗涤液从洗碗机器具的洗涤室流动到过滤介质，并且可以使用增材制造过程与过滤器的主体一体地形成。Thiyagarajan等人的图15和16以及第59段指出过滤器开口是肉眼可见的(0.08英寸)。这不适合去除用在土方移动、施工和采矿行业等中的过滤器和/或通气器所遇到的一些污染物(参见上文关于使用过滤器和/或通气器的行业的更广泛列表)。
类似地，Miller等人的美国专利申请公开第2016/0287605A1号公开了一种洗碗机器具，其包括储槽组件，该储槽组件具有用于过滤供应到洗碗机器具的洗涤室的洗涤流体的一体过滤器。所述一体过滤器限定中心轴线。所述一体过滤器还具有过滤介质，该过滤介质具有限定过滤介质的内部腔室的内表面。在垂直于中心轴线的平面中内部腔室的横截面面积沿着中心轴线的长度改变。还提供了用于形成用于洗碗机器具的一体过滤器的相关方法。在Miller等人专利的第33段中，过滤介质的孔径据称在0.003英寸至0.025英寸的范围内。然而，在实现细节中并未描述产生如此小孔径的确切方法。
发明内容
根据本公开的实施例的过滤介质包括多个固化材料层，所述多个固化材料层包括：第一层，所述第一层具有在第一预定方向上延伸的固化材料的第一起伏条；和第二层，所述第二层具有在第二预定方向上延伸的固化材料的第二起伏条。所述第一层与所述第二层接触，并且所述第一预定方向与所述第二预定方向不平行，在其之间形成多个孔。
根据本公开的另一实施例的过滤介质包括多个层，每个层包括固化材料的起伏条。
根据本公开的实施例的过滤器包括：本体，所述主体包括限定中空内部的外壁；与所述中空内部流体连通的入口；与所述中空内部流体连通的出口；以及设置在所述中空内部中包括多个层的第一过滤介质。每个层包括固化材料的起伏条，在所述多个层中的每个层之间形成多个孔。
附图说明
并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的若干实施例，并且与描述一起用于解释本公开的原理。在附图中：
图1是根据本公开的第一实施例的具有使用3D打印或其它增材制造技术制造的过滤介质的过滤器的透视图。为了显示过滤器的内部运作方式，去掉了过滤器的顶部部分。更具体地，过滤器显示为其正通过增材制造过程加以构建。
图2是根据本公开的第二实施例的具有使用3D打印或其它增材制造技术制造的过滤介质的过滤器的透视图，其类似于图1的过滤器，不同之处在于设置了具有不同尺寸的孔的多个过滤介质。
图3是图1的过滤介质的放大透视图，示出了通过形成材料的起伏条的各层而形成过滤介质，所述材料的起伏条的各层沿着Z方向在从一层(X方向)到相邻层(Y方向)的交替方向上起伏。
图4是图2的过滤器的后取向透视图。
图5是根据本公开的另一实施例的过滤介质的截面图。
图6是根据本公开的第三实施例的过滤器组件。
图7是图6的过滤器组件的透视截面图，示出了根据本公开的又一个实施例的过滤介质，描绘了通过过滤器的流体流。
图8示出了处于干燥状态的图7的过滤器组件，其正使用增材制造过程加以构建，更清楚地显示了过滤介质的孔隙度。
图9示出了图8的过滤器组件的前截面图。
图10是图8的过滤器组件的一部分的放大细节图，示出了壳体和过滤介质两者均可使用增材制造来制成。
图11是图8的过滤介质的透视截面图，更清楚地显示了过滤介质具有大体柱状环形构造。
图12是图11的过滤介质的前视图。
图13是图8的过滤器组件的俯视截面图。
图14是图8的过滤器组件的俯视截面图。
图15是描绘方法并表示***的示意图，该方法和***用于根据本公开的任何实施例生成过滤器和/或过滤介质的三维模型。
图16是说明根据本公开的实施例创建过滤器和/或过滤介质的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的实施例，其示例在附图中示出。在所有附图中，将尽可能使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。在某些情况下，在本说明书中将指出附图标记，并且附图将示出后接字母(例如100a，100b)或后接撇号(例如100'，100”)等的附图标记。应当理解，紧跟在附图标记之后使用字母或撇标志是为了指出这些特征具有相似的形状和相似的功能，在几何结构关于对称平面成镜像时通常就是这样。为了便于在本说明书中阐释，字母和撇号通常不包括在本文中，但是可在附图中示出以指示在本书面说明书中论述的具有相似或相同功能或几何形状的特征的重复。
本文中将论述过滤器和/或过滤介质的各种实施例，其利用现有增材制造技术来实施产生可重复过程的方法，所述可重复过程生成可使用效率等级的多孔过滤介质。所述过程的实例包括FFF、FDM、SLA等、3D打印硬件，以及打印头的移动模式的特定控制，使得当材料增加到零件时，产生小间隙以构建多孔结构。此方法利用开源软件，该开源软件基于由用户给予的输入来生成过滤结构。所述方法可以改变打印头的速度和路径、沉积的塑料的流速、冷却方法等。位于下面的结构可能下垂或以其它方式变形，以致产生小尺寸的孔。
例如，材料可以从一层滴到下一层，从而用下一层产生密封。因此在介质中产生两个(或更多个)孔和更细的孔隙度。变形(例如，滴落、下垂等)可由从热喷嘴保留在最新产生的层中的热量和重力产生。因此，先前铺设的层可附接到新的层。垂直于/不平行于分隔合适距离的两个平行层的滴落层可能变形，直到其接触邻近层，从而在每一侧上产生两个(或更多个)较小的孔。实际上，这可产生更细的孔径以用于更细的过滤。所需变形可包括调整温度控制、层高度控制、挤出宽度、填充图案等。
过滤介质的单层的碎屑保持能力通常受到通过介质的流动通路的数目的限制。当流体通过介质时，大于通道的碎屑将不能流过介质并且最终阻挡流动通道或卡在介质中。为了增加过滤器的容量，介质也可以分层和/或交错，使得较大的碎屑可以在比较小的碎屑不同的深度处被阻挡。这导致介质碎屑保持能力增加。原型介质具有均匀的孔结构。这限制了介质的容量，因为由过滤器阻挡的大部分碎屑将发生在被污染的流体最初流过的表面附近。
在本文公开的过滤介质的各种实施例中，可以提供通过增材制造技术制造的介质的一级和/或若干分级介质包内的梯度。介质包可以由从增材制造过程中的输入设置的独特组合形成和合成的离散介质包组成。这些设置选择性地控制介质包中每一级的几何形状。分级制造离散且唯一的介质包允许整个介质包充当一个连续过滤元件，尽管允许如使用过滤器构造中的过滤器或***中具有串联的多个过滤器那样进行多级过滤。与常规过滤器设计中的过滤器不同，添加额外级不一定导致零件复杂性和成本的显著增加。
因此，被污染的液流将通过经历不同形式的过滤的每一级，以实现某一效率水平。在一些实施例中，层的高度相对于该层保持恒定，并且限定在距刚添加到零件的层的固定距离处(在不同层高度处在所打印的零件的不同高度处打印是为减少打印时间而进行的。)
在一些实施例中，方法在打印层时改变层高，以产生在一个区域中较厚并且在另一区域中较薄的单层。层高相对于介质包中的深度的变化可以产生锥形，该锥形随着液流向下游前进而产生更小的孔径。这可以提高关于深度的效率，并且防止较大的颗粒比该粒度特定的适当深度通过得更远。这可以允许更好地利用介质包占据的体积，并且可以增加碎屑保持能力。锥形也可嵌套，以进一步增加介质包体积的利用率。嵌套的锥形可以是相同的尺寸，使得其可以用作过滤器，或者锥形可具有逐渐更小的规格，这可以关于介质包内的分级提高效率。
本文中论述的过滤器和/或过滤介质可用于去除任何类型的流体中的污染物，包括液压流体、油、燃料等，并且可以用于任何行业，包括土方移动、施工和采矿等。如本文所使用，术语“过滤器”被解释为包括“通气器(breather)”或用于从如本文任何地方所述的流体去除污染物的任何装置。另外，使用过滤器和/或通气器的如本文先前所述的任何合适的行业可以使用本文所论述的任何实施例。
关注图1到图4，将描述根据本公开的实施例的过滤器。应注意，为了显示过滤器的内部运作方式，图1到图4中的过滤器的顶部部分已被去除。即使去除了顶部部分，但应理解，过滤器将包括此顶部部分，并且在实践中将形成外壳。未具体示出但应理解为存在的过滤器的其它部件包括端盖、中心管、顶板等。在一些实施例中，中心管可以省略，因为过滤器可以具有更多结构完整性，原因是过滤器可以用过滤介质制造。
过滤器100可包括主体102，该主体包括限定中空内部106的外壁104。如所示的，外壁104具有矩形形状(或其它多边形形状)。在其它实施例中可能不是这种情况。例如，参见图6。对于外壁104，例如圆柱形的其它构造是可能的。再次参考图1到图4，入口108与中空内部106流体连通。另外，出口110与中空内部106流体连通。第一过滤介质112设置于中空内部106中，包括多个层114、114’等。如图3中最佳可见，每个层114、114’等包括固化材料的起伏条116，在多个层114、114’中的每一个之间形成多个孔117、117’等。
参考图1、图2和图4，中空内部106包括与入口108和出口110流体连通的矩形立方体腔室118。第一过滤介质112设置于矩形立方体腔室118中入口108与出口110之间。因此，待被过滤的流体通过入口108进入，通过第一过滤介质112，并且离开出口110。应注意，入口108和出口110可以如图1中的对比流体流箭头120相对于图2中的流体流箭头120’所示而调换。中空内部106可具有除矩形立方体之外的其它形状，如图7中所示。
参考图2，主体102可包括底壁122和侧壁124。入口108可以延伸穿过底壁122，并且出口110可以延伸穿过侧壁124。在图1、图2和图4中，主体102限定多个平行支承肋126，该多个平行支承肋设置于延伸穿过侧壁124的出口110或入口108中。这些支承肋126的功能是在通过增材制造过程构建时支撑主体102的结构，同时能够允许流体几乎没有阻力通过侧壁124中的孔口(例如，入口108或出口110)流动。也就是说，肋126在期望的流动方向120、120’上定向。
类似地，主体102还限定与矩形立方体腔室118不流体连通的多个辅助空隙128。主体102包括设置在多个辅助空隙128中的支承结构130。辅助空隙128的目的是在通过增材制造过程构建时加速制造过程，同时可以采用互连肋的栅格形式的支承结构130提供结构刚度和强度。
主体102可以是无缝的，并且第一过滤介质112可以是主体102的整体部分，或者可以是与主体102分开的部件，稍后***到主体102中。如图5中最佳可见，第一过滤介质112可限定多个孔117，该多个孔限定在50微米至200微米之间的最小尺寸134。在特定实施例中，多个孔117的最小尺寸134可以在70微米到170微米的范围内。这些各种配置、空间关系和尺寸可以根据需要或期望变化以与其它实施例中已经具体示出和描述的不同。例如，孔径可以根据需要很大或可以根据需要很小(例如，4微米，在图5中，h_a>>h_b)。
参看图2和图4，过滤器100还可以包括第二过滤介质132，该第二过滤介质设置成紧邻第一过滤介质112和出口110。也就是说，待过滤的流体通过入口108，通过第一过滤介质112，然后通过第二过滤介质132，接着通过出口110流出。在一些实施例中，如参考图5最佳理解的，第一过滤介质112限定具有第一最小尺寸134的多个孔117、117’，并且第二过滤介质132限定具有第二最小尺寸134’的多个孔117、117’。第一最小尺寸134可以大于第二最小尺寸134’。
因此，可以提供多个过滤级，使得较大尺寸的污染物在第一级被第一过滤介质112过滤掉，更精细的污染物在第二级被第二过滤介质132过滤掉等。在各种实施例中可根据需要或所需提供许多过滤状态(一直到包括第n级)。在其它实施例中，第一过滤介质112可配置成去除水，第二过滤介质134可配置成去除碎屑等。在一些实施例中，第一过滤介质112和第二过滤介质132是可以***到主体102中的单独部件。在这种情况下，过滤器100的主体102与第一过滤介质112和第二过滤介质132分离。在其它实施例中，第一过滤介质112和第二过滤介质132与主体102一体且彼此一体，通过增材制造过程与主体102同时构建。
现在关注图6到图14，将描述根据本公开的另一实施例的过滤器200(例如，罐式过滤器)。过滤器200可包括壳体202，该壳体包括外壁204和内壁206。外壁204和内壁206限定相同的纵向轴线208。内壁206可以具有圆柱形构造，并且可以限定穿过纵向轴线208并且与其垂直的径向方向210，以及与径向方向210相切并且垂直于纵向轴线208的周向方向212。内壁206远离外壁204径向地间隔开，壳体202还限定第一端214和沿着纵向轴线208设置的第二端216和中空内部218。在其他实施例中，这些各种配置和空间关系可以不同。
如图7到图10中最佳可见，入口220与中空内部218流体连通，并且出口222与中空内部218流体连通。过滤介质224设置于中空内部218中，包括多个层226、226’等。每一层226可包括固化材料的起伏条228、228’等。过滤介质224包括限定外环形区230和内环形区232的环形形状。
中空内部218包括：与入口220和过滤介质224的外环形区230流体连通的外环形腔室234；和关于纵向轴线208同心的中心柱形空隙237，该中心柱形空隙与出口222和过滤介质224的内环形区232流体连通。这建立了由图6和图7中的箭头236所示的待过滤的流体流。在其它实施例中，该流动方向可以反向。
内壁206可以限定出口222，并且可以包括内螺纹238或其它类型的配合接口。壳体202限定顶表面240，并且入口220是从顶表面240延伸到外环形腔室234的第一柱形孔242，并且出口222从顶表面240延伸到中心柱形空隙237。如图7到图9中所示，可以提供围绕纵向轴线208布置成圆形阵列的多个相同构造的入口220。类似地，在各种实施例中可以提供多个出口。在各种实施例中，入口和出口的数量和布置可以根据需要或期望而变化。
在一些实施例中，壳体202是无缝的，并且过滤介质224与壳体202成一体。例如，过滤介质224可以通过增材制造过程与壳体202同时构建。在其它实施例中，过滤介质224可以是***到壳体中的单独部件。如果需要，可以如本文前面描述的同心方式设置多个不同的过滤介质以提供多级过滤。过滤介质224限定多个孔117(图7到图14中未明确示出，但应理解为具有图3或图5中所示的相同结构)，该多个孔限定小于200微米的最小尺寸134。如本文先前提及的，孔的大小可以是任何合适的大小。
关注图8到图12，过滤介质224包括盖部分和底部部分。盖部分246包括第一多个固化材料层250、250’等，该第一多个固化材料层包含：第一层250，该第一层具有在第一预定方向254上延伸的固化材料的第一起伏条252；和第二层250’，该第二层具有在第二预定方向256上延伸的固化材料的第二起伏条252’。第一层250与第二层250’接触，并且第一预定方向254与第二预定方向256不平行。
类似地，底部部分248包含第二多个固化材料层258、258’，该第二多个固化材料层包含：第三层258，该第三层具有在第三预定方向262上延伸的固化材料的第三起伏条260；和第四层258’，该第四层具有在第四预定方向264上延伸的固化材料的第四起伏条260’。第三层258与第四层258’接触，并且第三预定方向262与第四预定方向264不平行。
如图10中最佳可见，盖部分246的起伏部和底部部分248的起伏部彼此异相。盖部分246和底部部分248可以表示打印的前3-5层。底部和顶部的实心层的数量由打印设置控制。它们可以为打印提供额外的结构支撑，并密封来自暴露塑料层的“填充物”。在一些实施例中，多个介质可以竖直堆叠以产生“异相”的起伏部，该起伏部可以操纵和改变流过异相介质包的每个区段的流体的流动路径。例如，可以根据特定过滤应用的偏好在顶部或底部部分处提供更具限制性的通道，而中间部分可具有更开放的通道。
图14示出了过滤器200可包括辅助空隙266，其中设置有支承结构268，以在使用增材制造过程时加速制造过程，同时维持过滤器200的结构完整性。
根据本公开的又一实施例的过滤器300可以大体上参考图1到图14描述如下。过滤器300可包括壳体302和过滤介质304，该过滤介质包括多个固化材料层306、306’等。多个固化材料层306、306’中的至少一个包含在第一预定方向310上延伸的固化材料的起伏条308。参考图3，材料的起伏条308可以梯形图案布置。也就是说，条308的两个支腿312可以相对于彼此成角度，以在流体通过孔314时形成具有减小尺寸的孔314。在图3中，尺寸的这种减小在X-Y平面中发生。在图5中，这种减少也在Y-Z平面中发生。换句话说，梯形图案至少部分地限定多个孔314、314’，多个孔314、314’中的每一个包括沿着第二预定方向316尺寸减小的孔尺寸318。
关注图3，多个固化材料层306、306’等包含：第一层306，该第一层具有在第一预定方向310上延伸的固化材料的第一起伏条308；和第二层308’，该第二层具有在第二预定方向316上延伸的固化材料的第二起伏条308’。对于本文所述的任何实施例，任何固体材料条的起伏部可具有任何合适的形状，包括之字形、方形、梯形、正弦形、多项式等。
第一层306与第二层306’接触，并且第一预定方向310与第二预定方向316不平行。这种布置有助于形成孔314、314’。第一预定方向310可以垂直于第二预定方向316。如图3中所示，固化材料的第一起伏条308以梯形图案布置，并且固化材料的第二起伏条308’以方形图案布置(支腿312’彼此平行)。另一个形状例如梯形也可用于条308’。在其它实施例中，这些形状中的任一形状可根据需要或期望而变化。
现在将参考图3和图5描述根据本公开的实施例的过滤介质400，该过滤介质可以用作替换部分。还应注意，如本文所述的过滤介质的各种实施例可通过从过滤介质反冲洗所捕获的碎屑或其它污染物来重新使用。过滤介质400可包括多个固化材料层402、402’等，该多个固化材料层包含：第一层402，该第一层具有在第一预定方向406上延伸的固化材料的第一起伏条404；和第二层402’，该第二层具有在第二预定方向408上延伸的固化材料的第二起伏条404’。第一层402与第二层402’接触，并且第一预定方向406与第二预定方向408不平行，在其之间形成多个孔410、410’。
在特定实施例中，第一预定方向406垂直于第二预定方向408，但不一定如此。固化材料的第一起伏条404具有梯形图案，并且固化材料的第二起伏条404’具有方形图案。其它形状是可能的。
如本文早些时候提到的，梯形图案至少部分地限定多个孔410、410’，每个孔包括沿着第二预定方向408尺寸减小的孔尺寸412。
在图3中，过滤介质400包括矩形立方体构造。其它形状例如环形是可能的。
在图5中，过滤介质400限定第三预定方向414，并且孔尺寸412沿着第三预定方向414尺寸减小。作为实例，第一预定方向可以是X方向，第二方向可以是Y方向，并且第三方向可以是Z方向。
参考图7到图12，可设置为替换部分的过滤介质500的另一实施例可描述如下。过滤介质500可包括多个层502、502’等，每个层包含固化材料的起伏条504、504’等。过滤介质500可以包括限定外环形区506和内环形区508的环形形状。多个层502、502’等彼此接触，在其之间限定多个孔510。
过滤介质500还可以包括具有本文先前描述的属性和选项的盖部分512和底部部分514。盖部分512可包括第一多个固化材料层516、516’等，该第一多个固化材料层包含：第一层516，该第一层具有在第一预定方向520上延伸的固化材料的第一起伏条518；和第二层516’，该第二层具有在第二预定方向522上延伸的固化材料的第二起伏条518’。第一层516与第二层516’接触，并且第一预定方向520与第二预定方向522不平行。
底部部分514包含第二多个固化材料层524、524’等，该第二多个固化材料层包含：第三层524，该第三层具有在第三预定方向528上延伸的固化材料的第三起伏条526；和第四层524’，该第四层具有在第四预定方向530上延伸的固化材料的第四起伏条526’。第三层524与第四层524’接触，并且第三预定方向528与第四预定方向530不平行。
再次，如本文早些时候所提到的，盖部分512的起伏部和底部部分514的起伏部彼此异相。如本文早些时候提到的，“异相”起伏部可以提供在介质的不同方向和区段上具有不同孔隙度和过滤的机会。
本文中针对过滤介质或过滤器或相关联特征的任何实施例所论述的尺寸或配置中的任一个可根据需要或期望而变化。另外，过滤介质或过滤器可以由具有所需结构强度并且与待过滤流体化学相容的任何合适材料制成。例如，可以使用各种塑料，包括但不限于PLA、共聚酯、ABS、PE、尼龙、PU等。
工业适用性
实际上，可以在原始设备制造商(OEM)或售后背景下销售、购买、制造或以其他方式获得根据本文中描述的任何实施例的过滤介质或过滤器。
参考图15和图16，所公开的过滤介质和过滤器可以使用常规技术制造，例如铸造或模制。备选地，所公开的过滤介质和过滤器可以使用通常称为增材制造或增材加工的其它技术来制造。
已知的增材制造/加工过程包括例如3D打印等的技术。3D打印是其中材料可以在计算机的控制下以连续层沉积的过程。计算机根据三维模型(例如，数字文件，例如AMF或STL文件)控制增材制造设备沉积连续层，所述三维模型配置成被转换成多个切片，例如，大量二维切片，每个切片限定过滤器或过滤介质的横截面层，以便制造或加工过滤器或过滤介质。在一种情况下，所公开的过滤器或过滤介质将是原始部件，并且3D打印过程将用于制造过滤器或过滤介质。在其它情况下，3D过程可用于复制现有过滤器或过滤介质，并且复制的过滤器或过滤介质可作为售后零件出售。这些复制的售后过滤器或过滤介质可以是原始过滤器或过滤介质的精确拷贝，或仅在非关键方面不同的伪拷贝。
参考图15，用于表示根据本文中公开的任何实施例的过滤器100、200、300或过滤介质400、500的三维模型1001可以是计算机可读存储介质1002，例如磁性存储装置，包括软盘、硬盘或磁带；半导体存储装置，如固态磁盘(SSD)或闪存；光盘存储装置；磁光盘存储装置；或任何其它类型的物理存储器，或其上可以存储可由至少一个处理器读取的信息的非暂时性介质。此存储介质可与可商购获得的3D打印机1006结合使用以制造或加工过滤器100、200、300或过滤介质400、500。备选地，三维模型可以以串流方式电子地传输到3D打印机1006，而不永久地存储在3D打印机1006的位置处。在任一情况下，三维模型构成过滤器100、200、300或过滤介质400、500的数字表示，适合用于制造过滤器100、200、300或过滤介质400、500。
三维模型可以多种已知方式形成。一般来说，通过将表示过滤器100、200、300或过滤介质400、500的数据1003输入到计算机或处理器1004，例如基于云的软件操作***来创建三维模型。然后，数据可以用作表示物理滤波器100、200、300或滤波器介质400、500的三维模型。三维模型旨在适用于制造过滤器100、200、300或过滤介质400、500的目的。在示例性实施例中，三维模型适合于通过增材制造技术制造过滤器100、200、300或过滤介质400、500的目的。
在图15所描绘的一个实施例中，可以用3D扫描器1005来实现数据的输入。所述方法可以涉及经由接触和数据接收装置接触过滤器100、200、300或过滤介质400、500，以及从接触接收数据以便生成三维模型。例如，3D扫描器1005可以是接触式扫描器。扫描的数据可以导入3D建模软件程序中以制备数字数据集。在一个实施例中，接触可以通过使用测量过滤器100、200、300或过滤介质400、500的物理结构的坐标测量机通过直接物理接触而发生，所述物理接触通过使探针与过滤器100、200、300或过滤介质400、500的表面接触，以便生成三维模型。
在其它实施例中，3D扫描器1005可以是非接触类型的扫描器，并且所述方法可以包括将投影能量(例如，光或超声波)引导到待被复制的过滤器100、200、300或过滤介质400、500上并接收反射的能量。根据这种反射的能量，计算机将生成计算机可读三维模型，以用于制造过滤器100、200、300或过滤介质400、500。在各种实施例中，多个2D图像可用于创建三维模型。例如，3D物体的2D切片可以组合以产生三维模型。代替3D扫描器，数据的输入可使用计算机辅助设计(CAD)软件完成。在这种情况下，三维模型可以通过使用CAD软件生成所公开的过滤器100、200、300或过滤介质400、500的虚拟3D模型来形成。将从CAD虚拟3D模型生成三维模型，以便制造过滤器100、200、300或过滤介质400、500。
用于产生所公开的过滤器100、200、300或过滤介质400、500的增材制造过程可以涉及如本文前面所述的材料。在一些实施例中，可以执行额外过程以产生成品。此类额外过程例如在采用金属材料时可包括例如清洗、硬化、热处理、材料去除和抛光中的一种或多种。作为这些已指出的过程的补充或代替，还可以执行完成成品所需的其他过程。
关注图16，根据本文中公开的任何实施例的用于制造过滤器或过滤介质的方法600可包括提供过滤器或过滤介质的计算机可读三维模型，所述三维模型配置成被转换成多个切片，每个切片各自限定过滤器或过滤介质的横截面层(方框602)；并且通过增材制造连续地形成过滤器或过滤介质的每一层(方框604)。通过增材制造连续地形成过滤器或过滤介质的每一层可包括构建多个层，其中所述多个层中的至少一个包括在第一预定方向上延伸的材料的第一起伏条(方框606)。
另外，所述方法可包括形成多个层中的第二层，所述第二层包含在第二预定方向上延伸的材料的第二起伏条，所述第二预定方向与第一预定方向不同(方框608)。此外，所述方法可包括改变以下变量中的至少一个以产生所需孔的最小尺寸：打印头的速度和/或路径、塑料的流速、塑料的类型、塑料的冷却速率，以及起伏材料的图案或构造以产生层变形(方框610)。过滤器或过滤介质可以从底部朝顶部构建。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本文中讨论的设备和组装方法的实施例进行各种修改和变化。考虑到本文中公开的各种实施例的说明和实施，本公开的其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。例如，一些设备可以被构造并且不同于本文中所述起作用，并且任何方法的某些步骤可以被省略，按照与具体提到的不同的顺序被执行或者在一些情况下同时或在子步骤中被执行。此外，可以对各种实施例的某些方面或特征进行变化或修改以产生另外的实施例，并且各种实施例的特征和方面可以补充或替代其它实施例的其它特征或方面以便提供另外的实施例。
因此，说明书和示例旨在认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由下面的权利要求及其等效物限定。

Claims (9)

1.一种过滤介质(400)，其包括：
多个固化材料层(402、402’)，所述多个固化材料层包括
第一层(402)，所述第一层具有在第一预定方向(406)上延伸的固化材料的第一起伏条(404)；以及
第二层(402’)，所述第二层具有在第二预定方向(408)上延伸的固化材料的第二起伏条(404’)；
其中所述第一层(402)与所述第二层(402’)接触，并且所述第一预定方向(406)与所述第二预定方向(408)不平行，在其之间形成多个孔(410、410’)。
2.根据权利要求1所述的过滤介质(400)，其中所述第一预定方向(406)垂直于所述第二预定方向(408)。
3.根据权利要求2所述的过滤介质(400)，其中固化材料的所述第一起伏条(404)具有梯形图案，并且固化材料的所述第二起伏条(404’)具有方形图案。
4.根据权利要求3所述的过滤介质(400)，其中所述梯形图案至少部分地限定多个孔(410、410’)，每个孔包括沿着所述第二预定方向(408)尺寸减小的孔尺寸(412)。
5.根据权利要求2所述的过滤介质(400)，其中所述过滤介质(404)包括矩形立方体构造。
6.根据权利要求4所述的过滤介质(400)，其中所述过滤介质(400)限定第三预定方向(414)，并且所述孔尺寸(412)沿着所述第三预定方向(414)尺寸减小。
7.一种过滤介质(500)，其包括：
多个层(502、502’)，每个层包括固化材料的起伏条(504，504’)。
8.根据权利要求7所述的过滤介质(500)，其中所述过滤介质(500)包括限定外环形区(506)和内环形区(508)的环形形状，并且所述多个层(502、502’)彼此接触在其之间限定多个孔(510)。
9.根据权利要求8所述的过滤介质(500)，其还包括：
盖部分(512)，所述盖部分包括
第一多个固化材料层(516、516’)，所述第一多个固化材料层包括：第一层(516)，所述第一层具有在第一预定方向(520)上延伸的固化材料的第一起伏条(518)；以及第二层(516’)，所述第二层具有在第二预定方向(522)上延伸的固化材料的第二起伏条(518’)，并且第一层(516)与第二层(516’)接触且所述第一预定方向(520)与所述第二预定方向(522)不平行；
底部部分(514)，所述底部部分包括
第二多个固化材料层(524、524’)，所述第二多个固化材料层包括：第三层(524)，所述第三层具有在第三预定方向(528)上延伸的固化材料的第三起伏条(526)；以及第四层(524’)，所述第四层具有在第四预定方向(530)上延伸的固化材料的第四起伏条(526’)，并且所述第三层(524)与所述第四层(524’)接触且所述第三预定方向(528)与所述第四预定方向(530)不平行；并且
其中所述盖部分(512)的起伏部和所述底部部分(514)的起伏部彼此异相。
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