CN108883521A

CN108883521A - 可塑形设备

Info

Publication number: CN108883521A
Application number: CN201780018850.6A
Authority: CN
Inventors: 托马斯·R·科里根; 马克·A·伊格兰; 保罗·D·格雷厄姆
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2018-11-23
Anticipated expiration: 2037-03-17
Also published as: CN108883521B; US10434618B2; WO2017165215A3; EP3433052B1; WO2017165215A2; US20190084114A1; EP3433052A2

Abstract

本发明公开了一种设备，所述设备可包括主体和第一部分。所述第一部分可联接到所述主体并且能够随所述主体移动。所述第一部分可包括硬化材料和层。所述硬化材料可定位在由包层限定的腔室中，所述包层是由不透气材料形成的。所述腔室内的压力能够在至少较低压力状态与较高压力状态之间变化。在所述较高压力状态下，所述材料是相对柔性的，而在所述较低压力状态下，所述材料可相对地不如在所述较高压力状态下柔性。所述层能够由所述硬化材料操纵。更具体地，当所述腔室内的所述压力处于所述较高压力状态时，所述层可具有第一状态。在所述第一状态下，所述层能够通过目标表面成形以呈现可基本上与所述目标表面匹配的期望形状。当所述腔室内的所述压力处于所述较低压力状态时，所述层可具有第二状态。在所述第二状态下，所述层可维持所述期望形状并且可远不如在所述第一状态下可成形。

Description

可塑形设备

技术领域

本文档整体涉及但不以限制的方式涉及可塑形设备和相关方法。更具体地并且非限制性地，本文档涉及被构造成形成为可基本上与目标表面匹配的期望形状的设备，并且然后该设备可保持期望形状以执行用于制造和其他目的的各种应用。

背景技术

一些现有的可塑形设备在不透气包层中采用分立的粒子(即，块状介质)，该分立的粒子通常可相对于彼此自由运动，但当包层的内部压力降低到低于环境压力时，“堵塞”在一起并且抵抗相对运动。块状介质的这种堵塞已经被提议用于多种产品，从婴儿的医疗约束(美国专利4,885,811)到四肢复原(美国专利4,657,003)到手术期间稳定患者(美国专利6,308,353)到机器人端部执行器(美国专利公布2010/0054903)。块状介质堵塞的一个显著的缺点是填充有块状介质的设备需要有较大的体积。因此，块状介质本身不能很好地适用于所有应用。

其他现有装置或系统在较薄形状因数中采用抗弯刚度变化。通过将材料片放在包层中并移除包层中的空气(例如，如在美国专利公布2012/0310126和Ou等人的“jamSheets：Thin Interfaces with Tunable Stiffness Enabled by Layer Jamming，”TEI′14Proceedings of the 8th International Conference on Tangible，Embedded andEmbodied Interaction，pages 65-72，Association for Computing Machinery(ACM)，Feb2014)(“堵塞片材：具有通过层的堵塞启用的可调谐刚度的薄接口”，《TEI′14第八届国际有形嵌入式及实体互动会议论文集》，第65至第72页，美国计算机协会(ACM)，2014年2月)，可实现具有可变抗弯刚度的相对薄的制品。这些制品在未堵塞状态下通过允许多个薄材料层相对于彼此滑动来实现低的抗弯刚度，但具有高的杨氏模量(或拉伸模量)。然而，由于这些单独的层即使在未堵塞状态下也各自具有高的总杨氏模量，并且它们在平面内的一个或多个轴线上基本上连续，因此它们在薄制品的该平面或主表面内不容易延展。由于单独的层缺乏这种延展性，因此这些层的贴合性也受到限制。因此，这些层只能通过生成皱纹、而不是通过平滑连续地呈现任意形状来呈现复杂形状。

所有这些可塑形装置已用于将物体保持就位或用于具有可变程度的刚度。这些装置均未针对任何目的而用于复制表面的轮廓(2D)或复杂的几何形状(3D)。浇铸和模塑已经用于复制表面的形成，但这些技术是永久性的并且不容易从一个表面改变成另一个表面。

概述

本发明人已经认识到，除其他方面以外，多种应用还可受益于具有刚度的材料或装置，该刚度可从第一(柔性)状态变为第二(更为刚性)状态，在该第一状态下，材料可塑形成所需形状，在该第二状态下，可保持或固定为该所需形状。此类应用可包括例如砂磨、填充、修光和模塑。

本发明人已经开发出可塑形装置，该装置整合了功能层、功能层的操纵装置以及应当允许功能层复制目标表面的形状的触发装置。然后，该装置应当使用该复制的形状来执行可用的功能(例如，砂磨、填充、修光、模塑等)。更具体地，本发明人已经开发出用于捕获目标表面的期望形状(例如，通过迫使设备的第一部分抵靠目标表面，其中第一部分处于可适形于目标表面的柔性状态下)并保持该期望形状以用于多种应用的装置和方法。通过重力、使用者的手或一些实施方案中另外的机构可以提供这种强迫力。如此，本公开整体涉及可使用可塑形层和其他可塑形结构的设备和相关方法。

根据一个实施方案，设备可包括主体和第一部分。第一部分可联接到主体并且能够随该主体移动。第一部分可包括硬化材料和层。硬化材料可定位在由包层限定的腔室中，该包层是由不透气材料形成的。腔室内的压力能够在至少较低压力状态与较高压力状态之间变化。在较高压力状态下，材料是相对柔性的，而在较低压力状态下，材料可相对地不如在较高压力状态下柔性。层能够由硬化材料操纵。更具体地，当腔室内的压力处于较高压力状态时，层可具有第一状态。在第一状态下，层能够通过目标表面成形以呈现可基本上与目标表面匹配的期望形状。当腔室内的压力处于较低压力状态时，层可具有第二状态。在第二状态下，层可维持期望形状并且可远不如在第一状态下可成形。

根据本公开的一些方面，硬化材料可包括相对薄的片材、纤维、薄片材条带、块状介质的分立颗粒等中的一种和/或它们的组合。层可包括包层、邻近直接或间接地与其连接的硬化材料的制品、第一部分的外部接合表面或用各种附加层或材料涂覆或以其他方式覆盖的中间层。此类层或材料可形成例如第一部分的外部接合表面。因此，在一个实施方案中，磨料层可设置在并且固定到该层上。在此类实施方案中，设备可用于用磨料层砂磨物体的表面。在层具有期望形状并且腔室处于较低压力状态时可进行砂磨。

在另一个实施方案中，本发明公开了将设备用作复制块的方法。该方法可包括提供设备，该设备包括主体和联接到主体的第一部分。该方法还可包括将气体传送到或传送出第一部分内的腔室，使得腔室具有至少较低压力状态和较高压力状态。在较高压力状态下，设置在腔室内的硬化材料可以是相对柔性的，而在较低压力状态下，硬化材料可相对地不如在较高压力状态下柔性。在腔室处于较高压力状态情况下，可通过迫使层抵靠目标表面以呈现可基本上与目标表面匹配的期望形状来使层形成为期望形状。该方法可通过改变硬化材料的柔性来修改第一部分的层的柔性，以维持层的期望形状。

本概述旨在提供本专利申请的主题的概述。本概述不旨在提供本发明的排他或穷尽的说明。包含具体实施方式以提供关于本专利申请的更多信息。

附图说明

图1是根据本公开的一个实施方案的具有主体和可成形第一部分的本公开的设备的透视图。

图1A是图1的设备的平面图。

图1B是包括主体和第一部分的图1A的设备的横截面图。

图2A至图2C示出了根据一个实施方案的第一部分的元件，示出了包括设置在不透气包层中的重叠片材的硬化材料。

图2D和图2E示出了根据另一个实施方案的第一部分的元件，其中硬化材料包括设置在不透气包层中的纤维。

图3是根据本公开的一个实施方案的包括包层和硬化材料的气动系统的示意图。

图4是方法图，该方法使用设备复制形状，然后保持该复制的形状并将其用于本文所讨论的各种应用中的一种。

图5是根据本公开的一个实施方案的片材构造的俯视平面图，其中片材被图案化以包括实心区域和空隙区域。

图5A是图5的片材构造的放大图，该图示出了可沿大致彼此平行的轴线不间断地延伸的实心区域，以及可沿大致彼此平行的轴线延伸并且被大致取向成平行于实心区域的轴线延伸的空隙区域。

图6是根据本公开的一个实施方案的本公开的设备的透视图，该设备具有主体和可成形的第一部分，其中通过将第一部分的一个或多个边缘与主体联接沿着至少一个轴线向该第一部分提供附加刚度。

图6A是图6的设备的平面图，并且除主体和第一部分之外，该图还示出设备的第二部分。

图7是根据本公开的一个实施方案的本公开的设备的透视图，该设备具有主体和可成形的第一部分，该主体和该第一部分以类似于图6和图6A的实施方案的方式构造，并且该设备另外包括填充有材料的第二部分。

图7A是图7的设备的平面图。

图8是根据本公开的一个实施方案的本公开的设备的透视图，该设备具有主体和可成形的第一部分，该主体和该第一部分以类似于图6和图6A的实施方案的方式构造，并且该设备另外包括可强化和/或推压第一部分的元件。

图8A是图8的设备的平面图。

图9是根据本公开的一个实施方案的本公开的设备的透视图，该设备具有主体和可成形的第一部分，其中通过从主体延伸以与第一部分的一个或多个边缘联接的一个或多个构件沿至少一个轴线向该第一部分提供附加刚度。

图9A是图9的设备的平面图。

图10是根据本公开的一个实施方案的设备的第一部分的层的透视图，其中该层具有设置在其表面上并且固定到其表面的磨料层。

图10A是图10的实施方案的层、磨料层和另外的特征部的放大横截面图。

图11是根据本公开的一个实施方案的第一部分的剖面透视图，其采用了根据本公开的一个实施方案的纤维和片材两者。

图12是根据本公开的另一个实施方案的第一部分的示意性横截面图，其采用了根据本公开的一个实施方案的片材上的表面粗糙度。

图13A是根据本公开的另一个实施方案的第一部分的局部透视图，其采用包括重叠的分立的实心区域的片材。

图13B是图13A的第一部分的示意性局部剖视图。

图14是具有开口区域和实心区域的构造的两个片材的俯视平面图，所述两个片材以交错构形示出。

图15至图19各自是根据本公开的另一个实施方案的包括实心区域和开口区域的片材的俯视平面图。

在不一定按比例绘制的附图中，类似的附图标记可以描述不同视图中的类似部件。具有不同字母后缀的类似附图标记可代表类似部件的不同实例。附图通常以举例的方式但不以限制的方式示出本文档中讨论的各种实施方案。

具体实施方式

本公开整体涉及用于捕获目标表面的期望形状(例如，通过使设备的第一部分接触抵靠目标表面，其中第一部分处于可适形于目标表面的柔性状态下)并且用于保持该期望形状以用于多种应用的设备和方法。如此，本公开整体涉及可使用可塑形层和其他可塑形结构(例如，硬化材料)的设备和相关方法。

根据一些示例性实施方案，硬化材料可包括纤维材料或多个锁定片材。然而，还可设想薄片材的条带和块状介质的分立颗粒等。每个锁定片材可被图案化为实心区域和开口区域(即，实心区域之间的间隙或空间)，使得实心区域中的至少一些可在片材的主表面内相对于彼此移动。这种结构可允许包括直接或间接连接到硬化材料的一层或多层的操纵的形状操纵。在使用硬化材料的情况下，第一部分可具有第一状态，其中第一部分是可成形的并且能够变为期望形状(在一个或多个方向上)。例如，第一部分可抵靠目标表面定位，使得第一部分可适形于目标表面。第一部分可被进一步构造成从第一状态变为第二状态，其中在第二状态，第一部分的形状可以是基本上固定或刚性的(或者至少远不如在第一状态下可成形或比在第一状态下更加刚性)，使得可出于期望目的(例如，砂磨、填充、修光、模塑等)来维持形成的形状。

根据一个示例性实施方案，第一部分可通过抽空容纳硬化材料的腔室以将腔室中的压力减小到较低压力状态(例如，低于环境压力的压力)来从第一状态变为第二状态。通过释放腔室中减小的压力并允许其恢复到较高压力状态(例如，环境压力)，可将第一部分从第二状态变回到第一状态。在一个实施方案中，第一部分可包括提供腔室与环境之间的流体连通的开口或孔口。另外，孔口可提供诸如与可经由连接器(例如，管材)联接到孔口的真空源的流体连通。

如先前所讨论，本公开的可塑形设备可用于多种应用，该多种应用可受益于材料或制品，所述材料或制品可从可成形状态变为刚性或不可成形状态，在可成形状态下，其可形成为所需形状，在刚性或不可成形状态下，可将所需形状基本上锁定所需时长。此类应用的示例包括但不限于砂磨、填充、修光、模塑等。

使用利用刚性材料和其构造的设备的方法在共同待审美国临时申请62/094299、62/094336、62/094279和62/094240中所有描述，这些专利申请各自全文以引用方式并入本文。

本装置可被构造成更加有效的用于包括例如砂磨、填充、修光、模塑的应用。根据一个实施方案，设备可被构造成推压第一部分以适形于目标表面的期望形状。这可由可设置在主体与第一部分之间的设备的第二部分实现。第二部分可包括下述各项中的一个或多个，例如泡沫、层状泡沫、填充有流体的囊状物、被构造成器具或工具可触及的容积(例如，空隙)、被构造成人手可触及的容积(例如，空隙)以及多个推压元件。根据另外的实施方案，设备可被构造成沿其至少一个轴线强化设备的第一部分，例如，强化可相对于主体进行。此类强化可由例如本文所公开的特定硬化材料构造来促进。强化还可由本文所公开的设备的各种构造来实现。可能期望强化第一部分以将足够的力施加到目标表面上以执行应用诸如砂磨。另外的实施方案设想设备可被构造用于与设置在第一部分上并且固定到第一部分上的磨料层一起砂磨。在一些实施方案中，设备可被构造成振动第一部分以增加砂磨的效果。本发明公开了具有促进例如填充、修光和/或模塑的特征部的另外的实施方案。

定义

术语“一个”、“一种”和“该”、“所述”可互换使用，其中“至少一个(种)”意指一个(种)或多个(种)所述要素。

术语“和/或”是指任一者或两者。例如，“A和/或B”是指仅A、仅B、或A和B两者。

术语“包括”、“包含”或“具有”及其变型意在涵盖其后所列出的项目和它们的等同形式以及附加项目。

除非另有规定或限制，术语“联接”及其变型形式被广义地应用并涵盖直接联接和间接联接。

术语“前部”、“后部”、“顶部”、“底部”等仅用于在元件彼此有关时描述元件，而绝非意在详述装置的具体取向、指明或暗示装置的必要或必需取向、或规定本文所述本发明在使用时将如何使用、安装、显示或定位。

“低摩擦”表面可以一般地用来指具有低的动摩擦系数的表面。在一些实施例中，低摩擦表面可包括的动摩擦系数不大于约1，在一些实施例中不大于约0.5，并且在一些实施例中不大于约0.25，当在平坦膜上进行测量时，根据塑料膜和片材的ASTM D1894-08静摩擦系数和动摩擦系数相对于另一片相同材料滑动。

例如，在装置处于第一状态时，单独地描述锁定片材或锁定片材之间的相对移动时，“高摩擦”表面通常可用来指具有高动摩擦系数的表面。通过表面材料的特性或通过表面的物理结构化(例如，3M^TM抓持材料，购自美国明尼苏达圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN；www.3m.com/gripping)可实现这种摩擦。在一些实施方案中，高摩擦表面可包括的动摩擦系数为至少约1，在一些实施方案中为至少约3，并且在一些实施方案中为至少约10，当在平坦膜上进行测量时，根据塑料膜和片材的ASTM D1894-08静摩擦系数和动摩擦系数而相对于另一片相同材料滑动。

短语“片材”、“片状”、“片状构造”、“板”、“板状”、“板状构造”或其变型形式用于描述厚度相对于其长度和宽度较小的制品。此类制品的长度和宽度可限定制品的“主表面”，但这个主表面以及该制品不需要是平坦的或平面的。例如，以上短语可用于描述一种制品，该制品具有厚度(例如，在沿主表面的任何点处与制品的主表面正交的Z方向上)对主表面的第一表面尺寸(例如，宽度或长度)的比率(R₁)，以及厚度对主表面的第二表面尺寸的比率(R₂)，其中第一比率(R₁)和第二比率(R₂)均小于0.1。在一些实施方案中，第一比率(R₁)和第二比率(R₂)可小于0.01；在一些实施方案中，小于0.001；以及在一些实施方案中，小于0.0001。需注意，这两个表面尺寸不需要相同，并且第一比率(R₁)和第二比率(R₂)不需要相同，以便第一比率(R₁)和第二比率(R₂)均落入期望的范围内。此外，第一表面尺寸、第二表面尺寸、厚度、第一比率(R₁)和第二比率(R₂)均不需要恒定，以便第一比率(R₁)和第二比率(R₂)均落入期望的范围内。

短语“层”用于描述能够由硬化材料操纵的第一部分的制品。在一些情况下，层可具有相对于其长度和宽度较小的厚度，但此类结构不是必需的。层不需要是平坦的或平面的。层可为包层、包层的一部分、邻近直接或间接地连接到其的硬化材料的制品、第一部分的外部接合表面或用各种材料或附加层涂覆或以其他方式覆盖的中间层，例如，其可形成第一部分的外部接合表面或另外的层。

短语“硬化材料”用于指本文所述的具有在更加刚性的状态与刚性相对较低的状态之间变化的能力的材料诸如薄片材、纤维、薄片材条带、块状介质的分立颗粒等中的任何一种或它们的组合。此类材料可在本文中进一步被定义并且/或者可具有本领域普通技术人员容易探知的含义。

如本文所用的短语“较低压力状态”隐含相对低于“较高压力状态”的压力。根据一些实施方案，较低压力状态可为低于环境压力的压力。根据另外的实施方案，此类压力可包括比环境压力低约4psi至约13psi的压力。

如本文所用的短语“较高压力状态”隐含相对高于“较低压力状态”的压力。根据一些实施方案，较高压力状态可为约环境压力的压力。根据另外的实施方案，此类压力可包括与环境压力相差约-2psi至约2psi的压力。

短语“主表面”用来指制品的集合表面(例如，制品的外表面)，即使该制品由较小的物体或较小的部分形成。较小的物体和较小的部分可共同限定制品的主表面。虽然这种主表面在一些情况下可能是平面的，但主表面无需是平坦的或平面的，并且在某些情况下，可以是弯曲的或以其它方式是复杂的。下文相对于锁定片材更详细地描述短语“主表面”。

所用的短语“基本上平行”是指至少两个轴线或具有主表面的至少两个片材或片状制品的相对取向，其中片材或制品的主表面在沿它们相应主表面的任一点处相对于彼此平行取向，但允许稍微偏离于平行。例如，如果两个片材具有位于X-Y平面中并且沿与X-Y平面正交或垂直的Z方向间隔开一定距离的主表面，那么这两个片材可视为是基本上平行的，即使这些片材中的一者或两者具有在沿主表面的给定点或给定区域处与Z方向稍微脱离正交关系取向的主表面。在一些实施方案中，如果两个片材中的一个或两个具有沿Z方向延伸一定量的主表面(即，具有Z尺寸，因为主表面相对于Z方向倾斜)，那么这两个片材可以是基本上平行的，所述量不大于其在X-Y平面中的尺寸的10％；在一些实施方案中，不大于5％；在一些实施方案中，不大于2％；以及在一些实施方案中，不大于1％。需注意，即使两个片材不是平坦的或平面的，这些片材也仍然可能是基本上平行的。例如，两个弯曲片材在它们以同样的程度并且以同样的方式弯曲的情况下可以是基本上平行的，使得两个片材的主表面在沿主表面的任一点或任一区域处相对于法向方向的取向仍落在以上范围内。

术语“聚合物”和“聚合物材料”是指由一种单体诸如均聚物制得的材料，或是指由两种或更多种单体诸如共聚物、三元共聚物等制得的材料，或该两者。术语“共聚物”和“共聚材料”是指由至少两种单体制得的聚合物材料。

术语“室温”和“环境温度”可以互换使用，意指20℃至25℃范围内的温度。

图1至图1B示出了根据本公开的一个实施方案的设备100。设备100可包括复制块，如本文将进一步描述。设备100可包括主体102、第一部分104和第二部分106。主体102可包括根据所示实施方案的基部108。主体102可包括柄部110和致动器112。如图1B所示，设备100可容纳或以其他方式联接一个或多个另外的装置诸如电源114(例如，电池)和真空装置116。

在图1至图1B的实施方案中，主体102的基部108可连接到第二部分106。第二部分106可连接到第一部分104并且可与主体102间接(例如，通过中间层或元件)或直接连接。因此，第二部分106可被布置在第一部分104和主体102的中间。第一部分104可联接(直接或间接地，如图1至图1B的实施方案所示)到主体102并且能够随该主体移动。

第一部分104可包括设备100的最远侧部分，并且可包括随后将进一步详细讨论的各种制品。根据图1至图1B的实施方案，主体102可包括设备100的最近侧部分。柄部110可从主体102朝近侧延伸，并且可被构造成能够由使用者的手抓握。因此，设备102可手持并且可由使用者操纵以用于根据一些实施方案的各种应用。

在图1至图1B的实施方案中，致动器112(例如，开关)可由使用者致动以通过电源114供电或断电来控制真空装置116的操作。在操作中，真空装置116可起到减小第一部分104的腔室内的压力的作用，如随后将描述。根据其他实施方案，致动器、电源、真空装置和/或其他部件可远离所述设备。例如，可使用栓系件(例如，真空线路)向第一部分104供应真空。类似地，可经由布线、通过能量收集技术或其他方法提供电力。根据另一个实施方案，真空设备可以不是电动的，但可由例如手动致动装置诸如手动真空泵来操作。

主体102可包括刚性或基本上刚性(半刚性)的材料诸如塑料材料、合金、复合材料等。根据一些实施方案，基部部分108可以是主体102的一部分。主体102的重量可根据设备100正在用于的应用而变化(连同其他因素，包括例如由设备100施加到使用者的力的大小或用途、真空源或电源的位置)。根据图1至图1B的实施方案，第二部分106可包括可变形的泡沫。然而，第二部分106可包括泡沫、层状泡沫、填充有流体的囊状物、被构造成器具可触及的容积(例如，空隙)、被构造成人手可触及的容积(例如，空隙)以及根据另外的实施方案的多个推压元件中的一种或多种。第二部分106不仅可以是可变形的，并且还具有返回基本上未变形的形状的能力，如图1至图1B所示。另外，第二部分106可向第一部分104供应推压力，该推压力允许第一部分104以更期望的方式适形于目标表面的期望形状。这可允许由第一部分更详细地捕获目标表面的复杂性、细节和/或特征。

如先前已讨论，第一部分104可具有第一状态，其中第一部分104是可成形的并且能够变为期望形状(在一个或多个方向上)。例如，第一部分104可抵靠目标表面设置，使得第一部分104可适形于目标表面。第一部分104可被进一步构造成从第一状态变为第二状态，其中在第二状态，第一部分104的形状可以是基本上固定或刚性的(或者至少远不如在第一状态下可成形或比在第一状态下更加刚性)，使得可出于期望目的(例如，砂磨、填充、修光、模塑等)来维持形成的形状。

如图1B所示，第一部分104可包括硬化材料118、包层120、腔室122和层124。更具体地，硬化材料118可定位在由包层120限定的腔室122中。包层120可由不透气材料构造。层124能够由硬化材料118操纵。在图1至图1B的实施方案中，层124被示出为第一部分104的外部接合表面。根据另外的实施方案，层124可为包层、包层的一部分、邻近直接或间接地连接到其的硬化材料118的制品，或者用各种材料或层涂覆或以其他方式覆盖的中间层，例如，其可形成第一部分的外部接合表面或另外的层。

如随后将进一步详细描述，腔室122内的压力可在至少较低压力状态与较高压力状态之间变化。在较高压力状态下，硬化材料118可以是相对柔性的，而在较低压力状态下，硬化材料118相对地不如在较高压力状态下柔性。当腔室122内的压力处于较高压力状态时，层124可具有第一状态。在第一状态下，层124能够通过目标表面成形以呈现基本上与目标表面匹配的期望形状。当腔室122内的压力处于较低压力状态时，层124可具有第二状态。在第二状态下，层124维持期望形状并且远不如在第一状态下可成形。

图2A、图2B、图2C、图2D和图2E进一步详细地示出了正在经历某个过程的硬化材料118、包层120和腔室122，在该过程中，硬化材料118的刚性通过改变腔室122内的压力而改变。图2A、图2B、图2C、图2D和图2E进一步示出了真空装置126和孔口128。真空装置126可经由孔口128与腔室122连通。根据一些实施方案，孔口128可选择性地与周围环境另外地连通。

如图2A和图2D所示，腔室122内的压力可在较高压力状态下(例如，在环境压力或接近环境压力)。在这种条件下，片材130(图2A)和纤维132(图2D)可经受相对于彼此的相对较低的摩擦力。因此，片材130(图2A)和纤维132(图2D)的相对移动是可能的，并且硬化材料可以是相对柔性的(或至少比在较低压力状态下相对更加柔性)。图2B示出了保持期望形状的硬化材料。要求施加一些力以将形状从图2A变为图2B。其形状可更容易改变，因为其处于较高压力状态。图2C示出了较低压力状态下的腔室，其中硬化材料保持在图2B中时被强加的形状。用于使图2B中的硬化材料成形的力可移除，并且图2C中的硬化材料将保持其形状且甚至抵抗试图重塑其形状的力。

图2C和图2E示出了具有较低压力状态下的压力的腔室122。在该较低压力状态下，片材130与纤维132之间产生相对于较高压力状态下更大程度的摩擦力。因此，片材130(图2A)和纤维132(图2D)的相对移动可能是困难的，并且硬化材料可以是相对不柔性的(或至少相对地不如在较高压力状态下柔性)。关于片材、纤维和其他制品的相互作用和构造的更多信息随后将更详细地讨论。图2A至图2D(以及实际上图1至图4)旨在提供对本文讨论的设备、方法和潜在应用中的一些的高水平介绍。

图3示出了根据一个实施方案的气动系统200的图。系统200可包括真空装置202、止回阀204、第二阀206、压力传感器208和连通线路210A、210B、210C和210D。系统200可另外包括先前参考图2A至图2E所讨论的硬化材料118、包层120、腔室122和孔口128。

真空装置202可经由连通线路210A和210B以及孔口128与腔室122流畅地连通。止回阀204可沿连通线路210A定位。连通线路210C可延伸到压力传感器208，并且连通线路210D可从210C延伸到第二阀206。因此，流体诸如空气可在压力传感器208与腔室122之间连通。

在操作中，真空装置202(例如，泵或文丘里管)可起到选择性地从腔室122移除压力的作用。当真空装置202不可操作时，止回阀204可操作以减少或消除回漏到真空装置202的空气。第二阀206(例如，电磁阀等)可为可操作的以选择性地打开，以允许环境压力进入系统200并且对腔室122加压(例如，加压到较高压力状态)。压力传感器208可为可操作的以监控系统200内(例如，腔室122内)的压力，并且可用于控制真空装置202的操作。例如，如果压力传感器208检测到高于期望的压力，则真空泵202可被启用以操作和减少系统200内的压力。

图4示出了使用本文所讨论的根据一个实施方案的设备的方法的图示。更具体地，图4的图示出了设备300被用作复制块。该方法可包括步骤302，其中真空装置未启用，使得第一部分304可相对共形并且能够呈现期望形状。步骤302示出，第一部分304尚未与目标表面306进行接触。在步骤308中，迫使第一部分304抵靠目标表面306并且第一部分304呈现期望形状307(基本上是目标表面306的形状)。随着设备300邻接抵靠目标表面306，可如先前所讨论的那样启用真空装置来提供较低压力状态，其中第一部分的形状可固定在期望形状307。如步骤308中所示，在一些实施方案中，设备的第二部分305也可随第一部分304的变形而变形。

步骤310示出了从目标表面306移除的设备300，但其中第一部分304仍保持期望形状307，该期望形状可基本上是目标表面306的复制。只要启用真空装置来提供较低压力状态，期望形状307就得以维持。如步骤312中所示，设备300可与具有表面轮廓316的另一个物体314接触。在进行此类接触前，可按要求停用真空装置，以便使第一部分304返回到可操纵的形状(跳转到步骤318)。然而，根据其他的实施方案，真空装置可以仍然为可操作的以在接触时将第一部分304保持期望形状307。例如，在砂磨应用中，第一部分304可保持期望形状307并且第一部分304可沿物体314移动，从而移除表面轮廓316的部分，使得表面轮廓316更加接近地适形于期望形状307。在步骤318中，真空装置被停用，并且设备300的第一部分304再次返回到相对共形的状态并且可再次用于以先前所述的方式呈现期望形状。

图5和图5A示出了根据一个实施方案的可用于硬化材料诸如片材400的图案。片材400可用于其中可能期望第一部分(例如，104、304)的层(例如，图1至图1B的层124)仅在基本上正交于单个轴线的方向上可变形的情况中。因此，片材400可用于创建用于第一部分和层的期望轮廓图案。

在图5和图5A中，片材400包括主表面402，并且片材400的至少一部分可被图案化成包括实心区域404和空隙区域406。实心区域404可能够在主表面402内相对于彼此移动，如随后将进一步详细地讨论。因此，片材400可被切割成允许片材400相对于至少一个轴线A₁可延伸的图案，但该图案可允许片材400沿第二轴线A₂相对地不可延伸(相对刚性)以更好地在该方向上传输力。

图5A示出了片材400的一部分的放大视图。在图5A中，实心区域404可沿大致彼此平行的轴线S₁、S₂和S₃大致不间断地延伸。空隙区域406可沿可大致彼此平行的轴线V₁、V₂和V₃延伸。空隙区域406的轴线V₁、V₂和V₃可被取向成大致平行于实心区域404的轴线S₁、S₂和S₃延伸。如图5和图5A的实施方案所示，轴线S₁、S₂和S₃可被取向成与第二轴线A₂大致对准，以允许片材400沿该方向传输力。

图6示出了叠加在设备500的另一个实施方案上的片材400。设备500可具有以类似于图1至图1B所示设备100的主体102和第一部分104的构造方式构造的主体502和第一部分504。因此，关于先前相对于图1至图1B的包括例如腔室、包层和层的实施方案所讨论的各种制品的具体说明和细节并不是相对于图6和图6A的设备500提供的。

图6示出了第一部分504的近侧部分的剖面图，该图示出了其中片材400的取向。如先前所讨论，空隙区域和实心区域的图案可允许片材400沿第二轴线A₂相对地不可延伸(相对刚性)以更好地在该方向上传输力。因此，第一部分504(和图6A的层524)沿第二轴线A₂可以是相对刚性的并且可在该方向上传输力。这可允许例如沿第二轴线A₂进行砂磨或其他应用。因此，随着片材400的使用，第一部分504(包括图6A的层524)可被构造成能够仅在正交于轴线A₂的平面中抵靠目标表面成形，该平面为图6A的视图中所示的平面。根据另外的实施方案，诸如先前所讨论的那些和随后将讨论的那些，第一部分504可使用不同的硬化材料(纤维、具有不同图案的片材等)，并且因此，第一部分504(包括层524)可被构造成是柔性的并且能够沿第一部分504的多个轴线抵靠目标表面成形，这些轴线是不同于正交于轴线A2的平面的轴线，或者是正交于轴线A2的平面的轴线之外的其他轴线。

图6和图6A还示出了设备500的一个实施方案，其中第二部分506可被构造为容积(空隙)，使得器具或人手可触及第二部分506。在空隙组成第二部分506的情况下，第一部分504可被触及并且可采用器具或人手供应的力被推压抵靠目标表面。该力可用于允许第一部分504和层524(图6A)适形于目标表面，以便更好地捕获目标表面的具体细节。

图6和图6A另外示出了设备500的一个实施方案，其中设备500包括强化构造508，该强化构造可关于正交于第一部分504和层524(图6A)的轴线A₂的平面，相对于主体502强化第一部分504和层524(图6A)。更具体地，强化构造508可包括其中第一部分504和层524(图6A)的一个或多个边缘510A、510B联接回到主体502的构造。强化构造508可允许例如针对沿另一个轴线(例如，正交于轴线A₂的平面)进行的力传递进行附加强化。在诸如砂磨的应用中可能期望此类布局，其中期望施加抵靠目标表面的力以更好地促进材料移除。

图7和图7A示出了设备600的另一个实施方案。设备600可以类似于设备100(图1至图1B)和500(图6和图6A)的构造方式进行构造。因此，在了解到先前已相对于先前所公开的实施方案中的一个讨论了这些细节的情况下，将不会更详细地讨论关于设备600的具体细节。

设备600可包括主体602、第一部分604和第二部分606。第二部分606可包括可在第一部分604上施加力的可用流体(例如，空气、凝胶、水等)填充的囊状物。在可填充囊状物包括第二部分606的情况下，第一部分604可在由囊状物供应的力的作用下被推压抵靠目标表面。该力可用于允许第一部分604适形于目标表面，以更好地捕获目标表面的具体细节。

图8和图8A示出了设备700的另一个实施方案。设备700可以类似于先前讨论和示出的设备的构造方式来构造。因此，在了解到先前已相对于先前所公开的实施方案中的一个讨论了这些细节的情况下，将不会更详细地讨论关于设备700的具体细节。

设备700可包括主体702、第一部分704、第二部分706和元件708。元件708可包括第二部分706的一部分。具体地，元件708可设置在第二部分706内，并且可在主体702与第一部分704之间延伸。在其他实施方案中，元件708不需要在主体702与第一部分704之间延伸。元件708可包括压缩弹簧、热成型塑料片材、纤维等。元件708可包括关于第一部分504和层524(图8A)的至少一个轴线(例如，图6和图9的轴线A₂)相对于主体702强化第一部分704和层724(图8A)的强化元件(因此是强化构造的一部分)。在诸如砂磨的应用中可能期望此类布局，其中期望施加抵靠目标表面的力以更好地促进材料移除。

另外，元件708可包括可在第一部分704上施加力的推压元件。在第二部分706中包括元件708的情况下，第一部分704可在由元件708供应的力的作用下被推压抵靠目标表面。该力可用于允许第一部分704适形于目标表面，以更好地捕获目标表面的具体细节。

图9和图9A示出了设备800的另一个实施方案。设备800可以类似于先前讨论和示出的设备的构造方式来构造。因此，在了解到先前已相对于先前所公开的实施方案中的一个讨论了这些细节的情况下，将不会更详细地讨论关于设备800的具体细节。

设备800可包括主体802、第一部分804和第二部分806。第二部分806可被构造为容积(空隙)，使得器具或人手可触及第二部分806。在空隙包括第二部分806的情况下，第一部分804可被触及并且可采用器具或人手供应的力被推压抵靠目标表面。该力可用于允许第一部分804和层824适形于目标表面，以更好地捕获目标表面的具体细节。对于一些目标表面，例如凸形表面，第一部分中通过附接到支腿810A和810B而引起的张力可足以使第一部分适形于目标表面。

另外，设备800包括强化构造808，该强化构造可关于第一部分804和层824(图9A)的轴线A₂相对于主体802强化第一部分804和层824(图9A)。更具体地，强化构造808可包括其中支腿810A、810B从主体802朝远侧延伸到第一部分804的构造。如图9A所示，支腿810A、810B被构造成将第一部分804和层824的一个或多个边缘812A、812B保持到主体802。因此，主体802的一个或多个边缘814A、814B(例如，支腿810A、810B)联接到第一部分804和层824的一个或多个边缘812A、812B。强化构造808可允许例如针对沿轴线A₂进行的力传递进行附加强化。在诸如砂磨的应用中可能期望此类布局，其中期望施加抵靠目标表面的力以更好地促进材料移除。

图10示出了设备900的第一部分904的层924的透视图，该层具有设置在其上并且固定到其背衬911的磨料层910(图10A)。在图10的实施方案中，层924和第一部分904可使用允许三个维度上的柔性的硬化材料918。然而，在其他实施方案中，硬化材料918可以如先前参考图5和图5A的图案所讨论的方式被图案化，以允许层924和第一部分904仅正交于单个轴线变形，并且因此保持其在三个维度中的至少一个上是刚性的(相对非柔性的)。

图10示出了其中装置909联接到第一部分904的实施方案。装置909被可操作地构造成为第一部分904的移动供能。例如，装置909可被构造成抵靠目标表面至少振动磨料层910。

图10A示出了磨料层910和另外制品的放大横截面图。第一部分904可包括具有相对的第一主表面915和第二主表面917的单一背衬911。根据一个实施方案，背衬911可以是聚氯酯。磨料层910可设置在背衬911的第一主表面915上并且固定到第一主表面915。根据图10A的所示实施方案，磨料层910可包括底胶层930、磨料颗粒940和复胶层950，复胶层950设置在底胶层930和磨料颗粒940上。任选的顶胶层960设置在复胶层950上。背衬911可附接到硬化材料918的外包层，或者背衬911可包括硬化材料918的外包层，或者另外的附接层(未示出)诸如钩和环、粘合剂或其他制品可用于将外层924的背衬911保持到硬化材料912。

背衬911可以是一体的；即，其可由单层组成，但在某些实施方案中，如果需要，其可为复合背衬。通常，背衬911为至少基本上均匀的，但并非必须如此。背衬911可以是穿孔的；然而，如果是穿孔的，则不使用穿孔的区域来确定平均厚度，当然，此处厚度应当为零，因为此处不存在背衬911。背衬911不能渗透液态水并且基本上不含空隙空间，但少量的孔隙度可以是可接受的。例如，基于背衬911的总体积计，背衬911可具有小于10％、小于2％、小于1％或甚至小于0.01％的固有空隙(即，非有意添加但为构成背衬911的材料的固有特性的空隙)。背衬911可包含一种或多种聚氯酯。聚氯酯包含至少一种热塑性聚氯酯(TPU)或至少基本上由至少一种TPU组成。如本上下文中所用的术语“基本上由...组成”意指添加剂化合物(例如，芳香剂、着色剂、抗氧化剂、UV光稳定剂和/或填料)可存在于背衬911中，前提是拉伸强度和极限伸长率保持基本上不受其存在的影响。例如，添加剂可对拉伸强度和极限伸长率具有小于5％、小于1％的影响。

在一些实施方案中，背衬911可包含单一的热塑性聚氯酯或热塑性聚氯酯的组合。一类聚氯酯为芳香族聚醚基聚氯酯、热塑性聚醚基聚氯酯。在一些实施例中，热塑性聚醚型聚氯酯来源于4，4′-亚甲基二环己基二异氰酸酯(MDI)、聚醚多元醇、和丁二醇。

热塑性聚氯酯为人们所熟知，并且可根据许多已知技术制备，或者它们可从商业供应商处获得。例如，俄亥俄州克利夫兰市的路博润公司(Lubrizol Corp.，Cleveland，Ohio)是各种热塑性聚氯酯的一个商业供应商，例如：可以商品名“ESTANE GP TPU(B系列)”购得的聚酯基芳香族TPU(例如，等级52DB、55DB、60DB、72DB、80AB、85AB和95AB)和可以商品名“ESTANE 58000 TPU系列”购得的聚酯基和聚醚基TPU(例如，等级58070、58091、58123、58130、58133、58134、58137、58142、58144、58201、58202、58206、58211、58212、58213、58215、58219、58226、58237、58238、58244、58245、58246、58248、58252、58271、58277、58280、58284、58300、58309、58311、58315、58325、58370、58437、58610、58630、58810、58863、58881和58887)。

适用于本公开的在实施过程中所利用的磨料层910的磨料颗粒包括磨料领域已知的任何磨料颗粒。示例性的可用的磨料颗粒包括基于熔融氧化铝的材料，诸如氧化铝、陶瓷氧化铝(其可包含一种或多种金属氧化物改性剂和/或促结晶剂或成核剂)，以及热处理的氧化铝、碳化硅、共熔融氧化铝-氧化锆、金刚石、二氧化铈、二硼化钛、立方氮化硼、碳化硼、石榴石、燧石、金刚砂、溶胶-凝胶衍生的磨料颗粒以及它们的共混物。有利的是，磨料颗粒包括熔融氧化铝、热处理的氧化铝、陶瓷氧化铝、碳化硅、氧化铝-氧化锆、石榴石、金刚石、立方氮化硼、溶胶-凝胶衍生的磨料颗粒、或它们的混合物。溶胶-凝胶磨料颗粒的示例包括以下专利中所描述的那些：美国专利4,314,827(Leitheiser等人)、4,518,397(Leitheiser等人)、4,623,364(Cottringer等人)、4,744,802(Schwabel)、4,770,671(Monroe等人)、4,881,951(Wood等人)、5,011,508(Wald等人)、5,090,968(Pellow)、5,139,978(Wood)、5,201,916(Berg等人)、5,227,104(Bauer)、5,366,523(Rowenhorst等人)、5,429,647(Laramie)、5,498,269(Larmie)、和5,551,963(Larmie)。

关于图10A所示的磨料层910、背衬911和其他制品的制造和构造在提交于2015年4月23日的共同待审国际专利申请公布WO2015167910A1中有所描述，该专利申请要求美国临时专利申请61/987,155和62/078,013的优先权，所有这些专利以引用方式全文并入本文。

图11示出了根据本公开的另一个实施方案的可塑形第一部分1001。第一部分1001将片材1030(例如，图2A至图2C的片材130)与纤维1032(例如，图2D和图2E的纤维132)组合在包层1002内。

如图11所示，第一部分1001可包括限定内部腔室1004的包层1002(或壳体，或小袋)；定位在腔室1004中的至少两个邻近片材1030以及定位在腔室1004中的介于片材1030之间的纤维1032。第一部分1001还可包括包层1002中定位成使腔室1004与环境流体联接的孔口或开口1015，并且可通过该孔口将腔室1004抽空，例如，通过将该孔口联接到真空源(未示出)。该构造或其他实施方案中的孔口1015可基于形状因数和真空源(未示出)的操作效率或条件定位在包层上的各个位置处。

为了清楚起见，包层1002的顶侧和底侧在图11中被示出为基本上间隔开(即，其中侧壁将它们连接在一起)。然而，在一些实施方案中，实际上，具有片状或板状构造的第一部分1001可能看起来平坦得多。

如先前已讨论，第一部分1001可被构造成形成并保持期望形状。即第一部分1001可具有第一状态，其中第一部分1001是可成形的(如先前所述)，使得第一部分1000可形成为呈现期望形状。第一部分1001还可具有第二状态，其中第一部分1001具有期望形状并且是基本上刚性的或至少远比在第一状态下更加刚性，并且其中该期望形状得到保持或锁定(即基本上不可成形的)。

因此，第一部分1001在第一状态下是可成形的、可变形的、可适形的和/或可操纵的，并且在第二状态下是基本上不可成形的、不可变形的、不可适形的和/或不可操纵的。当描述第一部分1001(并且特别是其层)在第一状态下呈现任何期望形状的能力时，可使用术语诸如可成形的、可变形的、可适形的和/或可操纵的，当第一部分1001(以及其层)在第二状态下时，真实情况则相反。

为了简单起见，第一状态可被描述为某种状态，其中第一部分1001是可成形的或者其中第一部分1001的形状(例如，二维或三维形状)可改变或未锁定；并且第二状态可被描述为某种状态，其中第一部分1001是“刚性的”或者其中第一部分1001的形状(例如，二维或三维形状)是固定或锁定的。

第一部分1001可通过使用真空源(未示出)来抽空腔室1004(即，从腔室1004移除气体)而变为第二状态。在第一部分1001已形成其期望形状并且从第一状态变为第二状态之后，可将孔口1015(或连接器等)密封和/或与真空源(未示出)断开连接，并且第一部分1001可在第二状态下保持期望形状。

图11示出第一部分1001可包括大致呈片状或板状的元件，或者该第一部分具有片状或板状构造。如此，这些元件在本文被称为片材1030。为了清楚起见，片材1030被示出为基本上彼此间隔开。然而，可以理解，这种说明仅用于更清晰地示出片材1030可如何相对于彼此堆叠，并且纤维1032可相对于片材1030定位在腔室1004中。事实上，第一部分1001可看起来更加平坦并且可具有各种片材1030与纤维1032的布置。根据另一个实施方案，可根据需要将片材1030和/或纤维1032替换为其他材料诸如块状介质。

片材1030(例如，六个片材)和纤维1032(例如，五层纤维)的另外插置布置可添加到其他实施方案中。纤维1032不需要定位在邻近片材1030之间形成的每个空间中。仅以举例的方式，可使用四个片材1030来限定其间的三个空间，并且三个纤维1032层(或纤维1032的三个部分)可定位在限定在邻近片材1030之间的这些空间中。

在一些实施方案中，片材1030可以是实心的，并且在一些实施方案中，如随后和先前参考图5和图5A所示，片材1030可包括图案(即，片材1030的至少一部分可由图案形成或者包括图案)。在一些实施方案中，如下文更详细地描述，并且如图5和图5A所示，片材1030可各自被图案化成包括实心区域1052和开口区域1054(即，穿过片材1030的厚度的开口)。即，在此类实施方案中，片材1030可例如被图案化以形成压痕或折线，但这些图案不是自始至终穿过片材的厚度形成以便形成开口区域或切口的。此类图案化而非切穿的片材将被简称为“图案化片材”或“图案化支撑片材”。因此，在采用了片材的实施方案中，片材可包括实心片材、图案化片材和/或薄片材条带，下文将更详细地描述这些片材。可在本公开的一个设备中例如以交替或随机的布置方式采用实心片材、图案化片材和薄片材条带的组合。

如先前参考图5和图5A所讨论，在一些实施方案中，片材1030可例如被图案化以改善片材的柔性(弯曲性)和/或延展性，而无需形成实心区域和开口区域。其他实施方案使用可被图案化以沿一个或两个轴线具有柔性但沿第三轴线具有期望刚度的片材1030。

本公开的实心片材和图案化片材可以是单层或多层(例如，层压的)构造并且可由多种材料形成，这些材料包括但不限于：纸；可进行退火以增强柔软性和延展性的金属(例如，钢、铝)；层压的金属层或箔(例如，由相同的或不同的金属层压形成)；聚合物材料(例如，聚氯酯、聚烯烃)、复合材料(例如，碳纤维)；弹性体(例如，硅氧烷、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)；其他合适的材料；以及它们的组合。

本公开的图案化片材可通过多种工艺形成，这些工艺包括但不限于压印、雕刻、下文所列举的用于制作本公开的片材的任何工艺、其他合适的工艺或它们的组合。

在一些实施方案中，包层1002可由高度可延展并可适形的弹性体材料形成，使得第一部分1001的整体延展性或适形性不受包层1002的限制。换句话讲，包层1002的延展性和适形性是至少一个片材和/或纤维1032、一个片材1030(如果采用的话)或至少多个片材1030(如果采用的话)的延展性和适形性。更具体地，在一些实施方案中，包层1002可具有比纤维1032、一个片材1030(如果采用的话)或多个片材1030(如果采用的话)小的拉伸模量(例如，杨氏模量)或弯曲模量。

弹性体材料的示例可包括硅酮、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、液体硅橡胶、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、其他合适的热塑性弹性体及其组合。

热塑性材料的示例可包括以下所述中的一者或多者：聚烯烃(例如，聚乙烯(高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、金属聚乙烯等，以及它们的组合)、聚丙烯(例如，无规和间规聚丙烯))、聚酰胺(例如，尼龙)、聚氯酯、聚缩醛(诸如迭尔林)、聚丙烯酸酯和聚酯(诸如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸乙二酯乙二醇(PETG)和诸如聚乳酸的脂肪族聚酯)、氟塑料(诸如，购自美国明尼苏达圣保罗的3M公司(3M company，St.Paul，MN)的THV)及其组合。

热固性材料的实例可包括聚氯酯、硅酮、环氧化物、三聚氰胺、酚醛树脂以及它们的组合中的一个或多个。

可生物降解性聚合物的实例可包括聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚(己内酯)、丙交酯和乙交酯的共聚物、聚(乙烯琥珀酸)、聚羟基丁酸盐以及它们的组合中的一个或多个。

在采用聚合物包层1002的实施方案中，包层1002可通过多种方法形成，这些方法包括相对容易的制造方法诸如挤出、模塑或它们的组合。

在一些实施方案中(诸如用于模塑或修光应用的实施方案)，包层1002的一个或多个表面(例如，其外表面)或者其一部分可包括低摩擦表面，该低摩擦表面可通过各个表面的材料组合物和/或纹理来实现，或者通过处理该表面(例如，利用涂层或通过将低摩擦层联接到包层1002的期望部分等)来实现。

在一些实施方案中，当腔室1004内的内部压力等于环境压力(例如，在海平面处约101kPa)时或者与环境压力相差在+/-5％以内时，第一部分1001可处于第一状态。然而，腔室1004可至少部分地被抽空(例如，通过将孔口1015联接到真空源(未示出)(见图11)并且将腔室1004抽空，即从腔室1004移除气体)以使第一部分1001变为第二状态，其中腔室1004内的内部压力减小到环境压力以下(例如，比环境压力低5％以上)。

真空源(未示出)可理解为可联接到第一部分1001的多个合适的真空源。例如，真空源(未示出)可包括但不限于机械泵、手动泵诸如注射器-柱塞组合、可减小腔室1004中的压力的其他合适的真空源或它们的组合中的一者或多者。

真空源(未示出)可通过连接器(未示出)联接到第一部分1001的孔口1015。在一些实施方案中，连接器和真空源(未示出)中的一者或两者可被认为形成第一部分1001的一部分(例如，包层1002可与连接器一体成形或可包括连接器)；然而，在一些实施方案中，第一部分1001可被认为联接到连接器和真空源(未示出)中的一者或两者。

在一些实施方案中，纤维1032可以是片材的形式或者可以是片状的，这也可使第一部分1001能够保持为片状。在一些实施方案中，纤维1032可由织造材料或非织造材料形成，诸如可以商品名3M^TM SCOTCHBRITE^TM购自美国明尼苏达圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN)的非织造织物。在一些实施方案中，纤维1032可以是纤维束的形式(例如，松散的纤维)，并且此类纤维可包括许多较短的纤维、较少但较长的纤维、其他合适的成束纤维构造或它们的组合。

术语“纤维”或短语“纤维材料”是指由纤维组成的材料，其中单独的纤维或一些纤维组具有相对于其他纤维或纤维组移动的能力。即，在本公开的纤维材料中，纤维(或其多个部分，例如，在其中纤维材料由一个连续纤维形成的实施方案中)能够在纤维材料内相对于彼此运动(即，不会损坏纤维或以其他方式改变材料的性质)。纤维(或其多个部分)的这种相对运动可能是由于纤维诸如3M^TM SCOTCHBRITE^TM非织造织物(3M公司(3M Company))中的纤维之间的物理空间或彼此粘结但在纤维之间具有一定间距的一些纤维集合引起的。即使纤维在沿其长度的一个或多个点处附接到其他纤维，物理空间也允许纤维弯曲并沿轴线拉直或对准。在一些实施方案中，纤维可能不以任何方式粘结或固定到其他纤维(例如，如同由钢丝绒或玻璃纤维制成的垫)，从而允许纤维能够相对于彼此运动。在这两种情况下，纤维的移动仅受到纤维之间的摩擦的限制，该摩擦在环境压力下通常较低，但可通过将腔室1004中的压力减小到环境压力以下而使其大大增加，从而使纤维“锁定”在一起。本公开的纤维材料不包括例如纸张或木材等材料，所述材料由不能相对于彼此运动而不损坏纤维或改变材料的性质的纤维制成。在本公开的其他实施方案中，纸质或木质材料可用作片材材料。

纤维1032可由纤维制造领域技术人员众所周知的多种工艺形成，这些工艺包括但不限于熔喷工艺、纺丝工艺、挤出工艺、下文所述的任何纤维工艺、其他合适的工艺或它们的组合。

纤维1032可由适用于被处理成纤维的多种材料形成，这些材料包括但不限于：金属(例如，钢(例如，钢丝绒)、铝、其他合适的金属或它们的组合)；聚合物(例如，聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、其他合适的聚合物材料或它们的组合)；纺织物；陶瓷(例如，陶瓷纤维，可以商品名3M^TMNEXTEL^TM Ceramic Textile购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company，St.Paul，MN))；复合材料(例如，玻璃纤维)；其他合适的材料；或它们的组合。

在此类实施方案中，纤维1032不需要均为同一类型(例如，非织造织物与纤维束等)，并且不需要均由相同的材料制成。相反，在一些实施方案中，第一部分1001可包括具有多于一种的类型和/或材料构成的纤维1032。当第一部分1001在第一状态下时纤维1032是可成形的，例如，这是因为纤维能够移动通过彼此和/或可相对于片材1030(如果采用)移动。然而，当腔室1004中的压力减小到环境压力以下并且纤维1032中的空气被移除(或消除)时，纤维1032可抵靠彼此堵塞，从而表现得更像构成纤维的材料块。因此，如果纤维具有高刚度(例如，高拉伸模量)，则压力减小的纤维1032或堵塞在一起的纤维1032块将非常硬，并且第一部分1001在其第二状态下将非常硬。纤维的材料构成、纤维的布置和纤维的类型均可变化，以实现在第一状态下具有期望可成形性并且在第二状态下具有期望硬度或刚度的设备。

这些纤维可随机地布置在第一部分1001的腔室1004内，或者它们可按多层标称平行纤维进行布置(可能其中一个层的纤维标称地垂直于另一个层的纤维)，或它们可由纤维的带状物或更松散的粗纺带织造而成。复杂的纺织物状编织图案的一个或多个层也可用于布置纤维。如果纤维的连续长度在任一个轴线上延伸跨过第一部分1001，则第一部分1001沿该轴线的延展性和一些适形性可能丧失。然而，当施加真空时，可实现第一部分1001的更高弯曲度。更高刚度的轴线可与设备的优选方向对准，类似于图5所述优选轴线。如果纤维的长度是延伸跨过第一部分1001的纤维的重叠长度，则可实现更大的延展性(并且从而实现更大的适形性)。

在一些实施方案中，纤维可通过长径比来定义，长径比可被定义为纤维长度与取决于纤维的横截面形状(例如，直径)的代表性横向尺寸的比。在一些实施方案中，纤维可具有至少10的长径比；在一些实施方案中，纤维可具有至少20的长径比；在一些实施方案中，纤维可具有至少25的长径比；在一些实施方案中，纤维可具有至少30的长径比；在一些实施方案中，纤维可具有至少50的长径比；在一些实施方案中，纤维可具有至少75的长径比；在一些实施方案中，纤维可具有至少100的长径比；在一些实施方案中，纤维可具有至少250的长径比；以及在一些实施方案中，纤维可具有至少300的长径比。在一些实施方案中，形成纤维材料的纤维可具有不大于1000的长径比；在一些实施方案中，形成纤维材料的纤维可具有不大于750的长径比；以及在一些实施方案中，形成纤维材料的纤维可具有不大于500的长径比。

在一些实施方案中，纤维可分为两类：(i)短纤维，也称为不连续纤维，其具有在约20至约60范围内的长径比；以及(ii)长纤维，也称为连续纤维，其具有在约200至约500范围内的长径比。在一些实施方案中，纤维1032可由短纤维、长纤维、其他长度的纤维或它们的组合形成。

在一些实施方案中，在纤维1032中使用的令人满意的纤维可具有：(i)介于约20mm和约110mm之间并且在一些实施方案中介于约40mm和约65mm之间的长度；以及(ii)在约1.5旦尼尔至约500旦尼尔的范围内并且在一些实施方案中在约15旦尼尔至110旦尼尔的范围内的细度或线性密度。在一些实施方案中，具有混合旦尼尔的纤维可用于纤维的制造，以便获得期望的表面纹理或表面光洁度。也可设想使用较大的纤维，并且本领域内的技术人员将会理解本发明不受所使用纤维的特性或它们各自的长度、线性密度等的限制。

纤维的横截面形状也可通过使用具体的喷丝头来控制和调整，如在“Applications of non-circular cross-section chemical fibers”by Xiaosong Liu，et.Al.in Chemical Fibers International 12/2011；61(4)：210-212.(Xiaosong Liu等人的“非圆形横截面化学纤维的应用”，《国际化纤》杂志，2011年12月，第61卷第4期，第210至第212页)中所述。形成纤维材料的纤维可具有多种横截面形状，这些横截面形状包括但不限于圆形、正方形、三角形、椭圆形、中空形(例如，环形)、星形、多边形、交叉形、“X”形、“T”形、更复杂和/或不规则的横截面形状(例如，三叶形、深槽形)、其他合适的横截面形状、以及它们的组合。此外，纤维的横截面形状和/或尺寸不需要沿其长度是恒定的。

纤维1032可由包括天然纤维、合成纤维以及它们的组合的多种合适的纤维形成。合适的合成纤维可包括由以下所述制备的那些：聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、尼龙(例如，六亚甲基己二酰胺、聚己内酰胺)、聚丙烯、丙烯酸树脂(由丙烯腈聚合物形成的)、人造丝、醋酸纤维素、聚偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物、氯乙烯-丙烯腈共聚物、其他合适的合成纤维以及它们的组合。合适的天然纤维可包括由以下所述制备的那些：棉、羊毛、黄麻、大麻、其他合适的天然纤维和它们的组合。

纤维1032可为原始纤维或回收自例如服装剪裁、地毯制造、纤维制造或纺织物处理的废料纤维。纤维材料可以是同质纤维也可以是复合纤维。复合纤维可包括多组分纤维，诸如双组分纤维(例如，共纺的皮芯型纤维、并列型纤维等)。提供在幅材的不同部分(如，第一幅材部分、第二幅材部分和中间幅材部分)中包括不同纤维的纤维也在本公开的范围内。

在一些实施方案中，纤维1032可由但不限于由气流成网的、梳理成网的、缝编的、纺粘的、湿法成网的或熔喷的构造制成。在一些实施方案中，纤维1032可包括如授予Hoover等人的美国专利2,958,593中所述的开口的、膨松有弹性的、三维的气流成网非织造基材，该专利的公开内容以引用方式并入本文。这种非织造织物利用随机设置的短纤维形成。这种非织造织物的一个示例以商品名“SCOTCH-BRITE”购自美国明尼苏达圣保罗的3M公司(3MCompany，St.Paul，MN)。

在一些实施方案中，纤维1032可具有至少20g/m²的每单位面积重量；在一些实施方案中，可具有介于20g/m²和1000g/m²之间的每单位面积重量；以及在一些实施方案中，可具有介于300g/m²和600g/m²之间的每单位面积重量。此类纤维重量可提供一种幅材，该幅材在针刺或浸渍之前，厚度为约1mm至约200mm；在一些实施方案中，为约6mm至约75mm；并且在一些实施方案中，为约10mm至约50mm。

在一些实施方案中，纤维1032可例如通过施加预粘结树脂以使纤维粘结在它们的相互接触点处以形成三维一体化结构来增强。预粘结树脂可由热固性水基酚醛树脂制成。还可以采用聚氯酯树脂。其他可用的预粘结树脂可包括含有聚脲、苯乙烯-丁二烯橡胶、腈橡胶和聚异戊二烯的那些。还可以向预粘结树脂加入附加的交联剂、填料和催化剂。本领域技术人员将认识到，实际施加的树脂的选择和数量可取决于多种因素中的任何一种，这些因素包括例如纤维1032中的纤维重量、纤维密度、纤维类型以及第一部分1001的预期最终应用。

片材1030的数量可被选择为在第一状态下向第一部分1001提供足够的可成形性，同时也在第二状态下向其提供足够的刚性以用于给定应用。在一些实施方案中，所采用的片材1001的数量可取决于每个片材1001的材料构成和厚度。

本公开的片材1030可由多种材料形成，这取决于第一部分1001的期望应用或用途，并且可包括单层或多层构造。合适的片材材料的示例包括但不限于：纸；可进行退火以增强柔软性和延展性的金属(例如，钢、铝)；聚合物材料(例如，ABS或Delrin)、复合材料(例如，碳纤维)；其他类似的合适材料以及它们的组合。

在一些实施方案中，片材1030可全部由相同的材料形成；然而，一个第一部分1001中所采用的片材1030不需要全部由相同的材料形成。在一些实施方案中，片材1030中的一些由相同的材料形成，而其他的片材1030由一种或多种不同的材料形成。此外，如上所述，一个第一部分1001中的片材1030可包括多种实心图案化设计。在一些实施方案中，片材1030可根据材料构成和/或类型(即，实心的、图案化的和/或表面纹理化的)诸如以交替构造布置(例如，堆叠)在腔室1004中。例如，在一些实施方案中，可由第一材料形成的片材可定位成邻近第二材料的片材，第二材料的片材可定位成邻近第一材料的片材，等等。然而，在一些实施方案中，不同材料的片材1030可以其他构造或甚至随机地布置在腔室1004中。

在一些实施方案中，片材1030全部可具有相同的厚度(即，在与片材1030的主表面正交的Z方向上)；然而，在一些实施方案中，一个第一部分1001中所采用的片材1030不需要全部具有相同的厚度。在一些实施方案中，片材1030中的一些可具有相同的厚度，而其他片材1030可具有一个或多个不同的厚度。在一些实施方案中，片材1030可根据厚度例如以增大的厚度、减小的厚度和交替的厚度的顺序、另外的合适的构造或它们的组合布置(例如，叠堆)在腔室1004中。然而，在一些实施方案中，具有不同厚度的片材1030可随机地布置在腔室1004中。此外，在一些实施方案中，一个或多个片材1030可具有变化的厚度，使得整个片材1030上的厚度不是恒定的。

在一些实施方案中，本公开的图案化片材1030可通过多种方法形成，这些方法包括但不限于挤出、模塑、激光切割、水冲法、机加工、立体光照型技术或其他3D打印、激光烧蚀、光刻、化学蚀刻、旋转模切、压印、冲压、其他适合的阴图或阳图处理技术或它们的组合。

如先前所讨论，当第一部分1001在第一状态下时，片材1030可以是可成形的，并且可相对于彼此滑动，即，使得邻近片材1030的主表面滑动经过彼此(例如，在X方向和Y方向上)，并且还可在正交于沿片材1030的主表面的任一点的Z方向上相对于彼此移动。然而，当第一部分1001在第二状态下时(即，当腔室1004被抽空时)，片材1030可以是在表面方向上(例如，X和Y)和Z方向上相对于彼此基本上不可移动的或“锁定的”，使得第一部分1001是“基本上/根本上不可移动的”或“基本上/根本上锁定的”。

“基本上/根本上不可移动的”或“基本上/根本上锁定的”第一部分1001也可称为“基本上刚性的”、“比在第一状态下基本上更加刚性的”或“远不如在第一状态下可成形的”、“相对刚性的”简称“刚性的”，并且在一些实施方案中，可通过对第一部分1001在第二(锁定)状态下时第一部分1001的材料特性(例如，刚度度量，诸如拉伸模量)与第一部分1001在第一(未锁定)状态下时第一部分1001的相同材料特性进行比较来表征，如下文更详细地描述。

如图11进一步所示，每个片材1030的至少一部分可被图案化或被分割成实心区域1050和开口区域1052(即，实心区域1050之间的间隙或自由空间)，使得实心区域1050中的至少一些能够在片材1030的主表面S内相对于彼此移动。

在采用片材1030和纤维1032的实施方案中，纤维1032的部分例如通过至少部分地穿透片材1030的开口区域1052可有助于将第一部分1001堵塞或锁定在第二状态下。除此之外或另选地，片材1030的实心区域1050可用纤维1032堵塞；并且/或者片材1030的任何高摩擦表面可用纤维1032堵塞。

图12示出了使用例如先前参考图2A至图2E和图11所讨论的元件和特征部中的许多者的第一部分1101的另一个实施方案。另外，图12的实施方案示出了一个或多个片材1130(或事实上本申请中公开的任何片材)可具有表面粗糙度、或微复制结构或一些其他特征部，以便于当腔室1104处于较低压力状态时使片材1130互锁在一起，如图12所示。

第一部分1101包括限定腔室1104的包层1102、片材1130、孔口1115、连接器1122和真空源1120，其仅出于说明目的而各自示意性地示出。这些部件的构造和操作先前已经讨论并且将不会更详细地讨论。先前也已讨论片材1130的实心区域1150和开口区域1152，并且现在出于说明目的而示意性地将其示出。可以理解，片材1130可类似于本公开的任何其他片材被图案化，并且还可另外代表连续片材。如图所示，实心区域1150可包括可通过延伸穿过开口区域1152的跨接部连接到邻近岛状物的岛状物1156。

如图所示，以举例方式，每个片材1130的表面1125包括高摩擦表面，并且具体地，包括多个接合特征部1140。顶部片材1130可称为第一片材1130，其具有多个第一接合特征部1140；并且底部片材1130可称为第二片材1130，其具有被构造成接合多个第一接合特征部1140的多个第二接合特征部1140。以举例的方式将表面1125示出为包括跨越整个表面1125的高摩擦表面，即接合特征部1140；但是，如上所述，并非必需如此。

接合特征部1140被示意性地示出为具有三角形横截面形状，使得一个片材1130中的接合特征部1140可以与另一个片材1130中的接合特征部1140相互接合。具体地，接合特征部1140示意性地代表在Z方向上朝向邻近片材1130突出的接合特征部1140，使得当如图12所示片材1130进行接触时，来自一个片材1130的接合特征部1140将移动到另一个片材1130中的邻近接合特征部1140之间的开口或空间中。

图12仅以举例的方式示出两个片材1130；然而，可以理解，第一部分1101中除两个所示片材1130之外还可采用一个或多个实心或图案化片材，或者该第一部分中可采用一个或多个实心或图案化片材代替所述两个所示片材。另外，在一些实施方案中，所示片材1130中的一个或两个反而可以是实心或图案化片材，并且仍然可包括在表面1125上的高摩擦表面，该高摩擦表面可被构造成除邻近和相对片材以外还接合纤维(未示出)或者另选地接合纤维。

在一些实施方案中，高摩擦表面可以是制造过程的固有结果。例如，纸本身可具有足够高的摩擦表面，以供由纸制成的两个片材1130在真空下相互接合。在其他实施方案中，高摩擦表面可通过下述方式中的一种或多种来形成：压花、滚花、任何合适的微复制工艺、研磨、喷砂、模制、压印、气相沉积、形成高摩擦表面的其他合适方式，或其组合。可在本公开的片材上采用的合适的结构化高摩擦表面的一个示例是可以商品名“3M^TM GrippingMaterial(3M^TM抓持材料)”从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN)购得的纹理化或结构化材料。

尽管为了简单起见，图12示出两个片材1130，但可以理解，在第一部分1101中可以采用在结构上尽可能多或必要的片材1130。在一些实施方案中，可能仅需要一个片材1130(实心或图案化)来实现第一部分1101在其第一状态下的期望材料特性，同时提供与纤维或其他材料的足够相互接合。在一些实施方案中，高摩擦表面可存在于片材的两侧上，尤其是当采用两个以上的片材时。

图13A和图13B示出了可允许在单个轴线上的高水平适形性但在至少第二轴线上可具有相对较高的刚性的重叠片材设计。例如，在图13B中，片材可在横截面图像的平面内弯曲和适形，但在该平面之外的任何相对移动都可由片材和包层的几何形状限制。图13A和图13B的几何形状可用于利用施加在图13A和图13B的平面中或平面外的力的应用(例如，用于砂磨应用)中。

图13A和图13B示出了根据本公开的另一个实施方案的采用不连续片材1230的第一部分1201。为了简单和清楚起见，第一部分1201被示出为不具有任何纤维或其他物质(例如，块状介质)，并且下文的描述侧重于不连续片材的特征。然而，也可采用本公开的纤维或其他材料。

图13A和图13B示出了第一部分1201的特写局部视图。第一部分1201可大致是片状或板状的并且可包括两个或更多个不连续片材1230(本文有时称为片材条带)。

第一部分1201采用先前所讨论的构造，并且因此可包括：限定腔室1204的包层1202；包括分立的实心区域(或“岛状物”)1250和开口区域1252的多个片材1230；以及孔口(或开口)1215，该孔口定位成使腔室1204与环境流体联接，使得真空源(未示出)可联接到孔1215以用于排空腔室1204。

图13A和图13B的不连续片材1230可包括分立的岛状物1250和自由端部1256，每个岛状物1250具有直接联接到包层1202(或基板)的内表面1205的固定端部1254，自由端部1256至少部分地在Z方向上朝向邻近片材1230延伸。自由端部1256可不直接联接到包层1202(或基板)。岛状物1250的固定端部1254可通过任何上述联接方法联接到包层1202(和/或基板，如果采用)。

另外，邻近片材1230的岛状物1250的自由端部1256被构造成彼此重叠(类似于正在洗的一付纸牌)。因此，每个片材1230可仍然包括在片材1230的主表面内能够相对于彼此移动的岛状物1250，使得第一部分1201在第一状态下可以是可成形的。然而，当第一部分处于第二状态时，邻近片材1230的重叠自由端部1256可增强邻近片材1230之间的紧密接触并且可使第一部分1201强化。举例来说，在一些实施方案中，纤维或其他结构可定位在邻近片材1230的岛状物1250的自由端部1256之间，例如，以增强邻近自由端部1256之间的摩擦和紧密接触。除此之外或另选地，纤维或其他结构可定位在至少相同片材1230的岛状物1250的邻近自由端部1256之间。仍然，在第一部分1201中采用纤维、表面粗糙度或其他结构的其他方式也是可能的，并且在本公开的精神和范围内。

在一些实施方案中，岛状物1250(或至少其自由端部1256)可包括被取向成面向至少一个邻近片材1230的表面1225，例如，邻近片材1230中的岛状物1250的一个或多个自由端部1256。此类表面1225可包括高摩擦表面，并且可包括上述实施方案中所述的任何高摩擦表面特征部或替代形式。

此外，尽管片材1230被示出为直接联接到包层1202，但可以理解，片材1230可相反地联接到另外的基板。在一些实施方案中，可在可不包括浮置岛状物的两个较大片材之间采用不连续片材。

仅为了清楚起见，具有重叠自由端部1256的岛状物1250在图13A至图13B中被示出为远离固定端部1254形成角度，并且包层1202的顶侧和底侧被示出为基本上间隔开。然而，可以理解，该图示仅用于更好地和更清楚地示出岛状物1250的自由端部1256可如何彼此重叠，并且实际上，第一部分1201可仍然是片状或板状的，并且片材1230可被认为基本上平行于彼此取向。

尽管图13A和图13B的每个片材1230被示出为仅包括一行的岛状物1250，但可以理解，片材1230可包括少至一行和尽可能多的或根据需要的岛状物1250。包层1202的大小可以被设计为容纳多于一行的岛状物。此外，岛状物1250的自由端部1256还被示出为沿一个轴线或方向(例如，X方向)重叠。如果采用了多于一行的岛状物，则每行可包括具有在一个轴线上重叠的自由端部1256的岛状物1250，并且这些行(和每行的轴线)可相对于彼此基本上平行地取向。然而，在采用多于一行的岛状物1250的一些实施方案中，可以设定岛状物1250的大小和形状，并且相应地将该岛状物联接到包层1202(或基板)，以允许该岛状物具有沿着多于一条轴线或多于一个方向(例如，在X方向和Y方向上)重叠的自由端1256。

仅出于示例和说明的目的，岛状物1250被示出为具有大致矩形形状。然而，可以理解，相同的构造的岛状物1250可采用任何形状，例如，这些形状包括但不限于圆形、三角形、正方形、梯形、任何其他多边形、不规则或随机形状、其他合适形状或它们的组合。一个片材1230的岛状物1250不需要全部相同但可为多种形状、大小和/或材料。可以理解，片材1230不需要包括相同形状、大小或取向的岛状物1250。

图14和图15至图19(下文所述)可为片材图案的表示，所述图案可在第一部分内采用以用于各种应用诸如砂磨、填充、修光和模塑。

图14示出了使用在第一部分1301中采用的多个片材1330中的两个的实施方案。可以理解，图14的片材1330的任何特征部和元件都可在本公开的设备中采用，包括使用纤维、片材条带、块状介质等的那些设备。

图14示出，两个等同图案化的片材1330、1330′可相对于彼此交错，使得第一片材1330中的实心区域1332与第二片材1330′中的开口区域1334′重叠，以及第一片材1330中的开口区域1334与第二片材1330′中的实心区域1332′重叠。在图14中，顶部的第一片材1330以白色示出，并且底部的第二片材1330′具有以浅灰色示出的实心区域1332′和以较深灰色示出的开口区域1334′。更具体地，在采用连续实心区域1332的一些实施方案中，如图14所示，实心区域1332可包括岛状物和定位成将每个岛状物连接到邻近岛状物的一个或多个连接部或跨接部(如随后讨论)。

如图14所示，第一片材1330包括具有八边形形状的岛状物1350，并且每个岛状物1350通过一个或多个跨接部1352分别连接到一个或多个邻近岛状物1350。岛状物1350被布置成正方形堆积的布局，使得片材1330的图案包括重复单元或单位单元，这些重复单元或单位单元包括通过四个跨接部1352分别连接到四个邻近岛状物1350的一个中心八边形岛状物1350，该四个跨接部围绕岛状物1350等距间隔开，使得每个岛状物1350的每个其他八边形边缘连接到跨接部1352。以举例的方式，每个跨接部1352包括90度弯曲部，并且来自相同岛状物1350的每个跨接部1352在相同的方向(即，顺时针方向或逆时针方向)上弯曲，使得开口区域1334包括在四个邻近岛状物1350之间的基本上正方形的空间，该空间包括两个跨接部1352，并且使得第一片材1330的图案包括围绕每个岛状物1350的中心的4重旋转对称结构。

此外，由于岛状物1350的密集堆积，因此图案包括交错水平行的岛状物1350、交错垂直行的岛状物1350和对角行的岛状物1350。每个岛状物1350具有下述跨接部1352，该跨接部在与相同水平行中的任何岛状物1350的方向相同的方向(即顺时针或逆时针)上弯曲，但是在与邻近水平行中的任何岛状物1350的方向相反的方向上弯曲。类似地，每个岛状物1350具有下述跨接部1352，该跨接部在与相同垂直行中的任何岛状物1350的方向相同的方向(即顺时针或逆时针)上弯曲，但是在与邻近垂直行中的任何岛状物1036的方向相反的方向上弯曲。然而，每个岛状物1350具有下述跨接部1352：该跨接部在与相同对角行(在任何方向)中的邻近岛状物1350的方向相反的方向上弯曲。

第二片材1330′具有与第一片材1330相同的图案，即其也包括岛状物1350′和跨接部，但第二片材1330′中的跨接部在图14中是不可见的，因为第一片材1330中的岛状物1350被定位成重叠第二片材1330′的跨接部。此外，第一片材1330中的每个岛状物1350也部分地重叠第二片材1330′中的四个岛状物1350′。

图14的片材1330、1330′的具体图案仅以举例方式示出，并且具体地，用于说明第一部分1301中的邻近片材1330(例如，采用相同的图案)可进行交错的方式，使得一个片材1330中的实心区域1332可重叠邻近片材1330中的开口区域1334′。

除此之外或另选地，在一些实施方案中，第一部分1301中的邻近片材1330(例如，无论是否具有相同或不同的图案)可围绕z轴相对于彼此旋转，该z轴相对于每个片材1330基本上正交，或者垂直于每个片材1330。即，在一些实施方案中，即使片材1330包括相同的图案，一个或多个片材1330也可相对于彼此旋转，使得图案不直接地并且等同地彼此重叠。例如，在一些实施方案中，第一片材1330可相对于第二片材1330以90度角围绕z轴旋转。在一些实施方案中，例如，如果采用多于两个的片材1330，则片材1330可以被布置成使得图案旋转方式随着每个片材而交替，使得第一片材和第三片材可完全重叠(即，不相对于彼此旋转)，而第二片材和第四片材彼此完全重叠，但是相对于第一片材和第三片材以一定角度旋转。在其他实施方案中，每个片材1330可相对于每个邻近片材1330以一定角度旋转。例如，第二片材1330可相对于第一片材1330以90度角旋转，第三片材1330可相对于第二片材1330以90度角旋转，以此类推。

图15示出了根据本申请的另一个实施方案的另一个片材图案。在图15中，片材具有带两个对称轴线的图案。每个片材具有大的岛状物，该岛状物具有将岛状物接合在一起从而允许岛状物之间的移动的小的挠曲件。

具体地，图15示出了包括实心区域1432和开口区域1434的片材1430。实心区域1432包括具有八边形形状的岛状物1450，并且每个岛状物1450通过两个跨接部1452连接到每个邻近岛状物1450，如下文更详细地描述。片材1430的图案类似于图14的片材1330，不同的是在片材1430中，每个岛状物包括四个侧面或边缘，该侧面或边缘各自连接到两个跨接部1452而不是仅一个跨接部。

如图15所示，岛状物1450可被布置成正方形堆积的布局，使得片材1430的图案包括可在任何方向(即，左、右、上、下)上传播的重复单元或单位单元，这些重复单元或单位单元包括通过八个跨接部1452(即每个邻近岛状物1450有两个跨接部1452)连接到四个邻近岛状物1450的一个中心八边形岛状物1450。跨接部1452可围绕中心岛状物1450等距间隔开，使得中心岛状物1450的每隔一个的八边形边缘连接到两个跨接部1452。以举例的方式，每个跨接部1452可包括90度弯曲部，并且来自岛状物1450的相同边缘的每对跨接部1452在彼此相对的方向(即，顺时针方向和逆时针方向)上弯曲，使得开口区域1434包括重复单元，该重复单元包括四个邻近岛状物1450之间的基本上正方形的空间，该空间包括朝向该正方形空间的中心弯曲的四个跨接部1452，并且使得第一片材1430的图案除包括4个对称轴线之外还包括围绕每个岛状物1450的中心的4重旋转对称结构。

图16示出了根据本申请的另一个实施方案的另一个片材图案。在图16中，片材具有两个对称的轴线。图16的实施方案具有与较长的螺旋挠曲件连接的小的正方形岛状物。该螺旋件中可具有更多或更少的弯曲部。岛状物可为例如矩形和任意大小。

图16示出了根据本公开的另一个实施方案的片材1530。片材1530包括实心区域1532和开口区域1534。实心区域1532包括具有基本上正方形形状的岛状物1550，并且每个岛状物1550通过一个跨接部1552分别连接到每个邻近岛状物1550。如图16所示，岛状物1550被布置成正方形堆积的布局，使得片材1530的图案包括重复单元或单位单元，这些重复单元或单位单元包括一个岛状物1550和从其延伸到邻近岛状物1550的其四个跨接部1552的一部分。图16中的每个岛状物1550可通过四个跨接部1552分别连接到四个邻近岛状物1550。例如，第一岛状物1550连接到其上方的一个岛状物1550和其下方的一个岛状物1550；并且第一岛状物1550还可连接到其左边的一个岛状物1550和其右边的一个岛状物1550。每个跨接部1552可具有基本上小于岛状物1550的一个侧面或边缘的宽度的宽度，并且从岛状物1550的侧面延伸，直接邻近正方形岛状物1550的角。

以举例的方式，每个跨接部1552可包括八个90度弯曲部，前四个弯曲部全部在相同的方向(即顺时针方向)上围绕作为其延伸起点的岛状物1550螺旋向外，后四个弯曲部全部在相对的方向(即逆时针方向)上围绕并朝向邻近岛状物1550螺旋向内。因此，跨接部1552在其邻近弯曲部之间的长度围绕作为其延伸起点的岛状物1550逐渐增大，而跨接部1552在其邻近弯曲部之间的长度围绕作为其延伸终点和连接点的邻近岛状物1550逐渐减小。

图17示出了根据本申请的另一个实施方案的另一个片材图案。在图17中，片材具有带两个对称轴线的图案。每个片材具有由来回卷绕的挠曲件连接的岛状物。它们可卷绕比所示出的次数更多或更少的次数。岛状物可为矩形和任意大小。

图17示出了可包括实心区域1632和开口区域1634的片材1630。实心区域1632包括具有基本上正方形形状的岛状物1650，并且每个岛状物1650通过一个跨接部1652分别连接到每个邻近岛状物1650。每个跨接部1652包括十四个90度弯曲部；或第一90度弯曲部，之后是基本上为锯齿形向外地从一个岛状物1650的侧面朝向邻近岛状物1650的侧面的六个180度弯曲部，之后是连接到邻近岛状物1650的最终90度弯曲部；以及(iii)来自给定岛状物1650的每个侧面且逆时针方向(或向左)转向的第一90度弯曲部，以及进入邻近岛状物1650且在相对方向上(即，在顺时针方向上或向右)转向的最终90度弯曲部。

图18示出了具有三个对称轴线的片材1730的实施方案。岛状物由螺旋挠曲件连接。片材1730包括实心区域1732和开口区域1734。实心区域1732包括岛状物1750，并且每个岛状物1750通过一个跨接部1752分别连接到每个邻近岛状物1750。图18所示的图案中的每个跨接部1752包括四个60度弯曲部，使得岛状物1750的每个侧面通过三个跨接部1752与邻近岛状物1750的侧面分开，并且邻近弯曲部之间的跨接部1752的长度随跨接部1752围绕岛状物1750延伸到跨接部1752在其连接的两个邻近岛状物1750之间行进的位置而增大，然后随跨接部1752围绕邻近岛状物1750的侧面延伸并且连接到该岛状物的侧面而减小。此外，六边星号形开口区域1734的每条腿包括相对于作为其延伸起点的边以60度弯曲的叉形端部。尽管图18示出了具有特定数量的弯曲部的具体实施方案，但可使用任意数量的弯曲部。类似地，可使用任意大小的岛状物(或大小变化的岛状物)。

图19示出了根据本公开的另一个实施方案的片材1830。片材1830包括实心区域1832和开口区域1834。实心区域1832包括岛状物1850，并且每个岛状物1850通过一个跨接部1852分别连接到每个邻近岛状物1850。图19所示的图案与图18的图案基本上相同，不同的是星号形开口区域1834更密集地堆积，使得一个星号形开口区域1834的每条腿基本上重叠邻近星号形开口区域1834的腿。因此，图19的岛状物1834比图18的那些岛状物小，并且图19的跨接部1852比图18的那些跨接部窄。

以下实施方案旨在举例说明本公开而非进行限制。

各种说明和实施例

实施例1是一种设备，该设备包括主体和第一部分，第一部分联接到主体并且能够随该主体移动，第一部分包括：硬化材料，该硬化材料定位在由包层限定的腔室中，该包层是由不透气材料形成的，其中腔室内的压力能够在至少较低压力状态与较高压力状态之间变化，在较高压力状态下，材料是相对柔性的，而在较低压力状态下，该材料相对地不如在较高压力状态下柔性；和层，该层能够由硬化材料操纵，当腔室内的压力处于较高压力状态时，层具有第一状态，在第一状态下，层能够通过目标表面成形以呈现基本上与目标表面匹配的期望形状，当腔室内的压力处于较低压力状态时，层具有第二状态，在第二状态下，层维持期望形状并且远不如在第一状态下可成形。

在实施例2中，根据实施例1任选包括的所述主题，还包括磨料层，该磨料层设置在层上并且固定到层。

在实施例3中，根据实施例2任选包括的所述主题，其中主体被构造为设备的柄部，并且能够在层处于第二状态的情况下由使用者的手抓握以沿物体的表面移动磨料层。

在实施例4中，根据实施例2至3中任一项或多项任选包括的所述主题，还包括装置，该装置被可操作地构造成为第一部分的移动供能，其中该装置被构造成抵靠目标表面至少振动磨料层。

在实施例5中，根据实施例1至4中任一项或多项任选包括的所述主题，还包括孔口，该孔口定位成使腔室与环境流体联接，并且其中较低压力状态包括其中空气已经由孔口从腔室被抽空的基本上真空的状态。

在实施例6中，根据实施例1至5中任一项或多项任选包括的所述主题，其中硬化材料包括相对较薄的片材、纤维、薄片材条带以及块状介质的分立颗粒中的至少一者。

在实施例7中，根据实施例1至6中任一项或多项任选包括的所述主题，其中硬化材料包括至少两个片材，该至少两个片材以至少部分重叠的构造定位在腔室中，并且其中在较高压力状态下，该至少两个片材能够相对于彼此相对地移动，并且在较低压力状态下，该至少两个片材能够相对于彼此相对地不如在较高压力状态下移动。

在实施例8中，根据实施例7任选包括的所述主题，其中每个片材包括主表面，并且其中每个片材的至少一部分被图案化以包括实心区域和空隙区域，该实心区域能够在该主表面内相对于彼此移动。

在实施例9中，根据实施例8任选包括的所述主题，其中实心区域沿大致彼此平行的轴线不间断地延伸，并且空隙区域沿大致彼此平行的轴线延伸并且被大致取向成平行于实心区域的轴线延伸。

在实施例10中，根据实施例1至9中任一项或多项任选包括的所述主题，其中第一部分被构造成能够沿以下项中的至少一者抵靠目标表面成形：仅第一部分的单个轴线或第一部分的多个轴线。

在实施例11中，根据实施例1至10中任一项或多项任选包括的所述主题，还包括强化构造，该强化构造关于所述层的至少一个轴线相对于主体强化该层。

在实施例12中，根据实施例11任选包括的所述主题，其中强化构造包括以下项中的至少一者：在主体与第一部分之间延伸的多个强化元件、联接到层的一个或多个边缘的主体的一个或多个边缘，以及用于将层的一个或多个边缘保持到主体的支撑物。

在实施例13中，根据实施例1至12中任一项或多项任选包括的所述主题，还包括第二部分，该第二部分设置在主体与第一部分之间，该第二部分被构造成推压该层以适形于目标表面的期望形状。

在实施例14中，根据实施例13任选包括的所述主题，其中第二部分包括以下项中的一个或多个：泡沫、层状泡沫、填充有流体的囊状物、被构造成器具可触及的容积、被构造成人手可触及的容积以及多个推压元件。

在实施例15中，根据实施例1至14中任一项或多项任选包括的所述主题，其中腔室联接到真空装置。

实施例16是将设备用作复制块的方法，该方法包括：提供设备，该设备包括主体和联接到主体的第一部分；将气体传送到或传送出第一部分内的腔室，使得腔室具有至少较低压力状态和较高压力状态，在较高压力状态下，设置在腔室内的硬化材料是相对柔性的，而在较低压力状态下，该材料相对地不如在较高压力状态下柔性；在腔室处于较高压力状态的情况下，通过迫使层抵靠目标表面以呈现基本上与目标表面匹配的期望形状来使层形成为期望形状；并且通过改变硬化材料的柔性来修改第一部分的层的柔性，以维持层的期望形状。

在实施例17中，根据实施例16任选包括的所述主题，还包括：通过将腔室保持在较低压力状态下来维持层的期望形状；并且移动设备以使第一部分与物体的表面接触，其中层维持期望形状。

在实施例18中，根据实施例16至17中任一项或多项任选包括的所述主题，还包括用设置在层上并且固定到层的磨料层砂磨物体的层，其中在层具有期望形状并且腔室处于较低压力状态的情况下发生砂磨。

在实施例19中，根据实施例18任选包括的所述主题，还包括在砂磨期间抵靠目标表面至少振动磨料层。

在实施例20中，根据实施例16至19中任一项或多项任选包括的所述主题，还包括在层具有期望形状的情况下执行填充、修光和模塑中的至少一者。

在实施例21中，根据实施例16至20中任一项或多项任选包括的所述主题，还包括推压该层以适形于目标表面的期望形状。

在实施例22中，根据实施例16至20中任一项或多项任选包括的所述主题，还包括沿层的至少一个轴线强化该层，强化相对于主体发生。

这些非限制性实施例中的每一个可独立存在，或者可以各种排列或组合与其他实施例中的一个或多个组合存在。

上述具体实施方式包括构成具体实施方式一部分的附图参考。附图以举例说明的方式示出了其中可实践本发明的具体实施方案。这些实施方案在本文中也称为“实施例”。除本文所示或所述的那些以外，此类实施例还可包括元件。然而，本发明人还设想其中仅设置本文所示或所述的那些元件的实施例。此外，本发明人还设想使用相对于特定实施例(或其一个或多个方面)或者相对于本文所示或所述其他实施例(或其一个或多个方面)示出或描述的那些元件的任何组合或排列的实施例(或其一个或多个方面)。

在本文档与以引用方式并入的任何文档之间存在用法不一致的情况下，则以本文档中的用法为准。

在本文档中，如常见于专利文档中，术语“一”包括一个或多于一个，并且独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他实例或用法。在本文档中，除非另外指明，否则所用术语“或”是指非排他性的，或者使得“A或B”包括“有A无B”、“有B无A”和“有A也有B”。在本文档中，术语“包括”和“其中”用作相应术语“包含”和“其中”的通俗中文等同词语。而且，在以下权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放式的，即，除了在权利要求中的这样的术语之后列出的元素以外还包括元素的系统、装置、制品、组合物、制剂或工艺仍被视为落入该权利要求的范围内。此外，在以下权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并且不旨在将数字要求强加在它们的对象上。

上述说明旨在为示例性的而非限制性的。例如，上述实施例(或其一个或多个方面)可彼此组合使用。其他实施方案诸如可由本领域普通技术人员在查看上述说明时使用。提供说明书摘要以符合37C.F.R.§1.72(b)的要求，以允许读者快速地确定本技术公开的性质。提交该说明书摘要是基于这样的理解，即它不会用来解释或限制权利要求书的范围或含义。而且，在上述具体实施方式中，各种特征可被分组在一起以精简本公开。这不应被解释为旨在认为未主张的公开的特征对于任何权利要求均为必不可少的。相反，发明主题可能在于少于所公开的具体实施方案的所有特征。因此，以下权利要求据此作为实施例或实施方案并入具体实施方式，其中每一项权利要求作为单独的实施方案独立存在，并且设想此类实施方案可以各种组合和排列彼此组合。本发明的范围可参考所附权利要求连同所赋予此类权利要求的等同形式的全部范围来确定。

Claims

1.一种设备，所述设备包括：

主体；和

第一部分，所述第一部分联接到所述主体并且能够随所述主体移动，所述第一部分包括：

硬化材料，所述硬化材料定位在由包层限定的腔室中，所述包层是由不透气材料形成的，其中所述腔室内的压力能够至少在较低压力状态与较高压力状态之间变化，在所述较高压力状态下，所述材料是相对柔性的，而在所述较低压力状态下，所述材料相对地不如在所述较高压力状态下柔性，和

层，所述层能够由所述硬化材料操纵，当所述腔室内的压力处于所述较高压力状态时，所述层具有第一状态，在所述第一状态下，所述层能够通过目标表面成形以呈现基本上与所述目标表面匹配的期望形状，当所述腔室内的压力处于所述较低压力状态时，所述层具有第二状态，在所述第二状态下，所述层维持所述期望形状并且远不如在所述第一状态下可成形。

2.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括磨料层，所述磨料层设置在所述层上并且固定到所述层。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述主体被构造为所述设备的柄部，并且能够由使用者的手抓握以在所述层处于所述第二状态的情况下沿物体的表面移动所述磨料层。

4.根据权利要求2所述的设备，所述设备还包括装置，所述装置被可操作地构造成为所述第一部分的移动供能，其中所述装置被构造成抵靠所述目标表面至少振动所述磨料层。

5.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括孔口，所述孔口被定位成使所述腔室与环境流体联接，并且其中所述较低压力状态包括其中空气已经由所述孔口从所述腔室被抽空的基本上真空的状态。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述硬化材料包括至少两个片材，所述至少两个片材以至少部分重叠的构造定位在所述腔室中，并且其中在所述较高压力状态下，所述至少两个片材能够相对于彼此相对地移动，并且在所述较低压力状态下，所述至少两个片材相对地不如在所述较高压力状态下能够相对于彼此移动。

7.根据权利要求6所述的设备，其中每个片材包括主表面，并且其中每个片材的至少一部分被图案化以包括实心区域和空隙区域，所述实心区域能够在所述主表面内相对于彼此移动。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述实心区域沿大致彼此平行的轴线不间断地延伸，并且所述空隙区域沿大致彼此平行的轴线延伸并且被大致取向成平行于所述实心区域的轴线延伸。

9.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括强化构造，所述强化构造关于所述层的至少一个轴线相对于所述主体强化所述层。

10.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括第二部分，所述第二部分设置在所述主体与所述第一部分之间，所述第二部分被构造成推压所述层以适形于所述目标表面的所述期望形状。

11.一种将设备用作复制块的方法，所述方法包括：

提供所述设备，所述设备包括主体和联接到所述主体的第一部分；

将气体传送到或传送出所述第一部分内的腔室，使得所述腔室至少具有较低压力状态和较高压力状态，在所述较高压力状态下，设置在所述腔室内的硬化材料是相对柔性的，而在所述较低压力状态下，所述材料相对地不如在所述较高压力状态下柔性；

在所述腔室处于所述较高压力状态的情况下，通过迫使层抵靠目标表面以呈现基本上与所述目标表面匹配的期望形状来使所述层形成为所述期望形状；以及

通过改变所述硬化材料的柔性来修改所述第一部分的所述层的柔性，以维持所述层的所述期望形状。

12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括：

通过将所述腔室保持在所述较低压力状态下来维持所述层的所述期望形状；以及

在所述层维持所述期望形状的情况下，移动所述设备以使所述第一部分与物体的表面接触。

13.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括用磨料层砂磨物体的层，所述磨料层设置在所述层上并且固定到所述层，在所述层具有所述期望形状并且所述腔室处于所述较低压力状态的情况下进行所述砂磨。

14.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括推压所述层以适形于所述目标表面的所述期望形状。

15.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括沿所述层的至少一个轴线强化所述层，所述强化相对于所述主体进行。