CN109313101B - 基于由3d打印过程生成的测试块对形成为一件式的结构进行机械测试的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对形成为一件式的结构（1、10）进行机械测试的方法，包括以下步骤：a）识别所述形成为一件式的结构（1、10）中的子元件（2、11）以生成要经受机械测试的测试元件（3、3'），其中所述子元件（2、11）仅代表所述形成为一件式的结构（1、10）的一部分，b）确定所述子元件（2、11）的空间几何结构，c）至少部分地或完全借助3D打印过程基于所述子元件（2、11）的所述空间几何结构生成所述测试元件（3、3'），d）在所生成的测试元件（3、3'）上执行至少一种机械测试。本发明的另一主题是一种用于修改形成为一件式的结构（1、10）的结构设计数据的方法，其中从前述方法中获得的机械测试的数据被用于修改所述结构（1、10）的结构设计数据。

Description

基于由3D打印过程生成的测试块对形成为一件式的结构进行 机械测试的方法

技术领域

本发明涉及对形成为一件式的结构进行机械测试的方法，包括如下步骤：

a）识别所述形成为一件式的结构中的子元件来生成要经受机械测试的测试元件，其中所述子元件仅代表所述形成为一件式的结构的一部分，

b）确定所述子元件的空间几何拓扑结构，

c）至少部分地或完全借助3D打印过程基于所述子元件的空间几何拓扑结构生成所述测试元件，

d）对所生成的测试元件实施至少一种机械测试。

本发明的另一个主题是一种用于改变形成为一件式的结构的结构设计数据的方法，其中从前述方法中获得的机械测试数据被用于改变所述结构的结构设计数据。

背景技术

本领域充分熟知对较大的结构的各个区域进行材料测试的方法。为此目的，用惯用方法移除要发生非常高的机械载荷的对应区域，比如通过锯掉或切掉。然后，被移除的区域接着经受机械加载测试，所述测试对应于在该位置处通常发生的机械载荷。以这种方式，可以研究较大机构的机械行为，该结构例如太大而不能在测试机器中被整体研究。如果在该部件的几个关键位置处都执行这些测试，那么可以在所得结果的基础上近似地总结出整个结构的承载能力。

部件越来越多地由计算机开发和设计。计算机辅助设计和模拟软件在功能说明的基础上提出了优化几何结构，功能说明例如是机械力的布局、温度流和作用在该部件上的电流。这些优化几何结构中的许多不再能由传统的生产过程高效地生产，比如已知用于处理塑料和金属的那些过程（注射成型、挤压、铸造、冷成型等）。越来越多地，增材制造技术和减材制造技术被用于生产具有优化部件几何形状的系列产品。

未来主要在计算机上基于性能模拟对越来越复杂的部件进行测试。甚至在今天，前述的经常使用的对经典测试块的测试方法也不总是适合于生成能够可靠地预测允许的载荷循环和临界失效参数的数据。当前的测试几何形状和测试方法与高复杂度的部件的测试和预测越来越不相关。因此，经常是必须让整个部件经受测试。但是，尤其是对于仅要小批量生产或者甚至是个性化生产的部件来说，破坏性的部件测试在经济上是不高效的。

现有技术中已知用于识别可能的虚弱点的合适的分析方法。因此，WO2014/066538描述了这样的方法，其中对三维物体执行所谓的“虚弱点分析”。该文中描述的方法适合于生产3D打印部件或它们的期望的机械承载能力。

US2015/0154321A1公开了一种用于生产3D打印物体的方法，其中该三维物体的结构先被数学地划分成多个二维区域，并且通过模拟来计算该物体的机械性能。然后该计算的结果再被用于控制该3D打印过程，以此方式来改善整体结构的稳定性。

现有技术中的方法具有各种缺点。在每次都使整体结构经受机械测试的方法的情况下，可能被证明不利的是，不得不为每次单独的测试生成新的测试结构。而且，有时这种情况的问题在于可能的关键位置不能被最优地夹在测试装置内。而且，一些要被研究的结构的尺寸对于在惯用测试机器中研究来说也是成问题的。为此而必需的更大的测试机器代价高，这可使得整个测试程序成本非常高。尤其是，用目前已知的方法不再能以经济上可接受的方式测试设计越来越复杂的部件。

在其它方法的情况下，在这些方法中从整个结构上切下部分以单独地研究这些部分，经常出现的问题是切下这一操作已经引起机械变化，这些机械变化能影响该子段在边缘区域处发生的机械行为。而且，对于不同的测试机器来讲，必须将合适的连接元件附接到要被研究的测试块上，以能够首先将该测试块加载到测试机器中。取决于材料，这些保持元件的附接可能是成问题的，例如因为焊接在测试块上可能引起微结构的局部改变，这可能最终影响测试结果。在这种程度上，附接可能歪曲测量结果。

发明内容

本发明的一个目的是至少部分地改善现有技术的至少一些缺点。本发明的另一目的因此是提供用于对形成为一件式的结构进行机械测试的方法，该方法允许对该结构的期望发生特定机械载荷的子区域处进行快速且低成本的研究。这些设计为尤其是与部件失效相关的机械载荷。该方法优选地还用于提供单独地研究该结构的子区域的可能性，以及由此可以以尽可能多地不对要被研究的子部分本身的机械性能带来任何改变的方式附接不同测试机器的连接元件。打算使本方法应该优选地甚至在复杂设计的部件的情况下都能经济地实施。

该目的由一种用于对形成为一件式的结构进行机械测试的方法实现，包括如下步骤：

a）识别所述形成为一件式的结构中的子元件来生成要经受机械测试的测试元件，其中所述子元件仅代表所述形成为一件式的结构的一部分，

b）确定所述子元件的空间几何拓扑结构，

c）至少部分地或者完全借助3D打印过程基于所述子元件的所述空间几何拓扑结构生成所述测试元件，

d）对所生成的测试元件实施至少一种机械测试。

如本发明所规定的，形成为一件式的结构被理解为意味着三维体，该三维体不包括任何能够被可逆地彼此分开的结构元件，也就是说，例如通过螺钉彼此连接的两个元件。本发明规定的形成为一件式的结构可由不同的材料或材料层制成，只要这些层不能被非破坏性地彼此分开。

本发明规定的形成为一件式的结构本身当然进而可以是更大的物体的组成部分。形成为一件式的结构在此可借助所有可能的连接方法被连接到该更大物体的其它部件，准确地说是借助可逆的连接技术和不可逆的连接技术两者，例如熔焊、粘接剂结合或者插塞连接或螺钉连接。因此，本发明规定的形成为一件式的结构例如可以是鞋的鞋底的鞋跟部。然后这可被熔焊到鞋底的前部以完成更大的物体，也就是说整个鞋，并且被连接到该鞋的上部。

本发明基于如下认识，即可通过3D打印过程容易地且便宜地复制例如与形成为一件式的结构的失效相关的区域，并且可对这些区域进行机械研究。在此，形成为一件式的结构甚至不必由与3D打印的测试元件一样的材料制成。因此，例如，可以想到借助3D打印过程在子区域中复制加强结构，例如飞机的铝框架，以生成对应的测试元件，并且然后使该区域经受机械测试。即使在3D打印中使用的铝和塑料具有不同的机械性能，但仍可以利用关于基本机械差异的知识来得出关于在这个区域中的飞机框架的机械行为的结论。

这些研究得出的结果可作为数据返回到结构设计中，从而用在测试中测得的性能补充计算得到的性能，由此来重新执行几何形状的优化。在这种情况下，计算机生成的设计、识别关键部件区域，也就是说对应的子区域、生产对应的测试元件、关于预定的临界失效参数来测试在该部件区域的期望生产过程中所生产的测试元件以及将从部件测试中得到的数据反馈到结构的计算机生成的设计中这一循环，如果需要的话，可被执行数次，并且在优化过程中，可探测出该部件中的新的关键区域，并将其3D打印、测试并进而反馈到优化中。在这种情况下，多材料解决方案因此也是可行的。

因此，本发明的另一主题是一种用于修改形成为一件式的结构的结构设计数据的方法，其中

i）首先使形成为一件式的结构经受根据本发明的用于机械测试的方法，

ii）接着机械测试的数据被用于修改所述形成为一件式的结构的结构设计数据，以及

iii）任选地，基于经修改的结构设计数据生成经修改的结构，

步骤i）到iii）优选地被重复至少一次。

在根据本发明的用于机械测试的方法的情况下，规定了可至少部分地或完全借助3D打印过程来执行基于子元件的空间几何拓扑结构生成测试元件。只要在子元件的结构也是部分地通过传统方式且部分地借助3D打印来生成时，借助3D打印过程来部分地生成测试元件是尤其合适的。因此，例如，3D打印的鞋面可借助粘合剂结合到注射成型的TPU鞋底。鞋面可借助3D打印被生成为与部件失效相关的子元件，以前述方式被结合到TPU鞋底的对应该子元件的部分上，并且例如在180度拉扯测试中被测试其结合失效。

尤其有利的是，在根据本发明的用于机械测试的方法的情况下，可在测试元件提供适合于被联接到用于机械测试的设备的适配器元件。在这种情况下，生成该适配器元件的尤其优选的方式是借助3D打印过程。这是有利的，因为测试元件不经受任何可能改变其机械行为的热载荷或其他载荷。在尤其优选的方式中，在一个工作步骤中，与生成测试元件本身一起直接执行适配器元件。这是尤其有利的，因为以这种方式测试元件和在其上提供的一个或多个适配器元件形成一个机械单元，使得实际上适配器元件不改变测试元件的测试结果。

适配器元件的空间构造基本上基于对测试机器的要求和测试机器上的载荷。它们可以被设计成它们最优地适合测试机器的连接可能性并且另一方面在机械测试中表现得“不活跃”。这被理解为意味着，尤其在机械测试中，连接元件应该不表现出任何材料失效，并且例如在柔性测试中，应该不随测试块有明显的弯曲。在动态研究的情况下，例如在弹性模量的测量中，连接元件也应该在此不对测量结果施加任何影响。适配器元件例如可选自耳状物、孔眼、销、搭板、圆筒、抓手、保持器、螺纹、网眼，尤其是选自能从测量方面看被牢固地且合适地连接到经典机械测试机器中的形式。

在根据本发明的用于机械测试的方法的有利构造中，提供了至少两个适配器元件。这通常是可行的，因为在大多数机械测试装置中，测试块不得不在两个位置被夹持。适配器元件在此可被定位在测试元件的相对两端或者在测试元件的同一端，这取决于要执行哪些机械测试以及在该位置测试机器能提供夹持可能性。

按照根据本发明的用于机械测试的方法的优选实施例，适配器元件被定位在力矢量的施加点处，在该施加点处尤其要出现与形成为一件式的结构上的部件失效相关的机械载荷。以此方式可以确保使测试元件以如下方式经受机械测试，即机械加载也要出现在形成为一件式的结构上。与部件失效相关的机械加载可借助各种数学模拟计算确定，优选是借助FEM载荷和失效模拟，也称为载荷和失效的FEM模拟。

如上面已经提到的，形成为一件式的结构原则上可由任何能想到的材料制成。在有利的构造中，可至少部分地借助3D打印过程生成该结构。在此，子元件优选被完全定位在借助3D打印过程生成的区域中。以此方式，可以具体研究也是借助3D打印过程生成的子区域。在根据本发明的方法的这个实施例的尤其有利的构造中，在打印所述结构的至少一部分时使用的相同的3D打印过程可用于打印测试元件。以此方式可排除测试元件的机械测试结果是由不同的3D打印过程引起的。

子元件的空间几何拓扑结构的确定可基于本领域技术人员已知的所有方法。因此，可基于结构设计数据，尤其是CAD数据执行对子元件的空间几何拓扑结构的确定。作为替换，并且尤其在每当这种结构设计数据不可获得时，可使用至少部分结构分析的结果，例如借助对形成为一件式的结构的层析成像的层成像过程，尤其借助电子、离子或x-射线分析、核磁共振分析（NMR）、超声分析和/或太赫兹技术。

作为根据本发明的用于机械测试的方法的一部分被使用的机械测试原则上不受任何限制并且优选地涉及要发生的载荷。因此，在测试元件上的机械测试可例如选自张力、压缩、弯曲、剪切、撕裂和振动共振测试、选自用于确定弹性模量的测试、选自用于确定材料疲劳的动态机械测试、还与机械测试和疲劳测试结合地选自热测试、氧化测试、老化测试和膨胀测试，尤其是在各种温度、氧化条件或还原条件下，存在酸、碱、有机溶剂和无机溶剂、润滑剂、油脂、油、燃料和/或水时或者数种前述测试。

根据本发明，在用于机械测试的方法的情况下，规定了借助3D打印过程生成所述测试元件。该3D打印过程可例如选自熔融铺层（熔丝制造，FFF）、喷墨打印、感光聚合物喷射、光固化、选择性激光烧结、基于数字光处理的增材制造系统、连续液体界面生产、选择性激光熔化、基于粘接剂喷射的增材制造、基于多射流融合的增材制造、高速烧结过程和叠层物体建模。

在根据本发明的用于机械测试的方法的有利构造中，在测试元件的生成中使用与所述形成为一件式的结构中的子元件的材料对应的相同的材料。以这种方式，对测试元件的测试结果可被直接转用到该结构的子元件，无需进行基于使用不同材料的修正计算。

然而，作为这种方式的替换，同样可以在测试元件的生成中使用与所述形成为一件式的结构中的这个子元件不对应的不同材料，该测试元件的机械测试的结果借助于修正计算被转用到与所述形成为一件式的结构中的这个子元件对应的材料。替换地或附加地，借助尺寸缩放，所生成的测试元件的尺寸可不同于所述形成为一件式的结构中的子元件，测试元件的机械测试的结果借助修正计算被转用到与所述形成为一件式的结构中的这个子元件对应的尺寸。

可以用各种不同的方式识别所述形成为一件式的结构中的子元件。在简单的结构的情况下，在最简单的情况下可通过光评估并基于经验识别这些区域。同样地，也可基于模拟计算的结果识别所述形成为一件式的结构中的子元件，这确定了在所述形成为一件式的结构的哪些区域中在其计划使用期间要出现高于平均值的机械加载。本领域技术人员知晓用于此目的的惯用的模拟计算。此处，也可使用之前已经提到过的FEM载荷和失效模拟，也称为载荷和失效的FEM模拟。

测试元件的材料可例如选自金属、塑料和复合材料，尤其是选自基于聚丙烯酸酯、聚环氧化物、聚氨酯、聚酯、多晶硅、以及它们的混合物和共聚物的液体可处理的塑料配方，选自基于聚酰胺、聚氨酯、聚酯、聚酰亚胺、聚醚酮、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚烯烃、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲醛和/或基于聚环氧化物、聚氨酯、多晶硅、聚丙烯酸酯、聚酯以及它们的混合物和共聚物的交联材料的可热塑性处理的塑料配方。

在根据本发明的用于机械测试的方法的有利的构造中，还可以识别所述形成为一件式的结构的数个子元件，分别确定和使用它们每一个的空间几何拓扑结构以生成测试元件，然后让这些测试元件分别经受至少一次机械测试。以这种方式，可将形成为一件式的结构“破碎”成它的与失效相关的关键子元件，并且为每个子元件所选的合适的机械测试可对应在该结构的计划使用期间所发生的载荷。

在根据本发明的用于修改形成为一件式的结构的结构设计数据的方法的情况下，规定了基于机械测试的结果修改所述结构的结构设计数据。这种修改可涉及全部的结构设计手段，也就是说，例如对空间物理构造、还有所使用的材料或它们的其它组合的改变。

附图说明

下面在图1-5的基础上更详细地解释本发明，其中

图1示出了带有与部件失效相关的子元件的形成为一件式的第一结构，

图2示出了来自图1的所述子元件的第一测试元件，

图3示出了来自图1的所述子元件的第二测试元件，

图4示出了与部件失效相关的区域的形成为一件式的第二结构，以及

图5示出了源自来自图4的与部件失效相关的所述子元件的测试元件。

具体实施方式

在图1中，在侧向截面视图中描绘了形式为自支撑座椅区域的形成为一件式的结构1。在结构1的计划使用期间，在边缘区域发生向下作用的力F。这可导致区域A的子元件2中的结构失效。

为了研究机械阻力，确定并使用子元件2的空间几何拓扑结构以借助3D打印过程生成图2中表达的测试元件3。在测试元件3上的相对端部处分别提供形式为孔眼的适配器元件4。当测试元件3在3D打印过程中被建立时，在测试元件3的生成期间直接生成孔眼4，换句话说，孔眼不是被单独附接的。在孔眼4的帮助下测试元件3能被夹在测试机器中并经受沿着力矢量F的张力，因此来确定测试元件3的机械承载能力，并且因此确定与它对应的结构1的子元件2的机械承载能力。

在图3中，描述了另一个测试元件3'，其是借助3D打印过程由子元件2生成的。在测试元件3'上，在相对的端部提供形式为搭板4'的适配器元件，与借助3D打印过程生成测试元件3'一起直接生成搭板。在搭板4'处，测试元件3'可被夹到张力测试机器中并经受沿着力矢量F的张力。

在图4中，描绘了形成为一件式的另一结构10。在计划使用期间，结构10主要被加载沿相反方向的张力F。使用FEM载荷和失效模拟，也称为载荷和失效的FEM模拟，来确定区域B中结构10最可能表现出部件失效处的子元件11。

基于结构设计数据，从它确定子元件11的空间几何拓扑结构，并且使用空间几何拓扑结构来借助3D打印过程生成测试元件12。在测试元件12上，在相对端部处提供形式为搭板的适配器元件4'，与借助3D打印过程生成测试元件12一起直接生成搭板。在搭板4'的帮助下，测试元件12能被夹到张力测试机器中并且其机械行为被研究。

基于借助机械测试确定的子元件2、11的各自的承载能力，可例如在子元件2、11中执行对结构1、10的结构设计的改变，从而结构1、10能在区域A、B中被暴露给更高的载荷，而不发生结构1、10的部件失效。

下面描述了根据本发明的方法一些具体的应用实例：

1. 3D打印的床垫：

为了研究3D打印的床垫，也就是说，如本发明所规定的结构，从其数字设计中将经受最大加载的区域选择为子元件，例如支撑脊柱的腰椎部分、各种三维区域，例如骰骨，的区域，该区域优选带有三维内部结构，例如框架结构或弹簧元件。以对应于根据本发明的方法的方式，从这些子元件生成测试元件并且额外地为测试元件提供适配器元件，适配器元件优选地借助和生产整个床垫的3D打印过程一样的3D打印过程来生成。接着，研究测试元件的压缩永久变形、压缩模量、剪切模量、在动态压缩和剪切下的阻尼。也在这些测试元件上测试介质阻力（膨胀、变色），以及在它们被保持在例如尿、清洁剂或洗涤剂溶液中后之前测试的机械性能如何改变。从这些测试中获得的数据被反馈到材料选择说明中，并且利用这些值，通过模拟软件重新迭代地优化所述设计。如果需要，如上所述地从重新优化的数字设计中生成新的测试元件，并且新的测试元件进而在具体描述过的程序中被测试直到在两个连续的测试步骤和优化步骤之间不再实现显著的优化。

2. 3D打印的鞋底

为了研究3D打印的鞋底，也就是说由本发明规定的结构，从其数字设计，选择经受最大压缩和剪切加载的区域，例如位于鞋跟处的区域，以及经受最大磨损加载的区域，例如在鞋头的区域中，各种三维区域，例如骰骨，作为子元件，该区域优选地带有三维内部结构，例如框架结构或弹簧元件。以对应根据本发明的方法的方式，从这些子元件生成测试元件，并且另外给所述测试元件提供适配器元件，所述适配器元件优选地借助和用于生产整个鞋底的3D打印过程相同的3D打印过程生成。接着，研究测试元件的阻尼、磨损、撕裂传播阻力、压缩永久变形、剪切模量、在动态压缩和剪切下的阻尼以及硬度、风化和介质阻力（耐洗性、耐油性）。从测试获得的数据被反馈回到材料选择说明中，并且利用这些值，由模拟软件重新迭代地优化所述设计。如果需要，如上所述地从重新优化的数字设计生成新的测试元件，并且新的测试元件进而在具体描述过的程序中被测试直到在两个连续的测试步骤和优化步骤之间不再实现显著的优化。

3. 带有印记的T恤

要研究带有印记的T恤，例如带有借助FDM生成的徽标。该徽标在此对应本发明规定的结构。要与上述方法类似地从其最薄的区域/字母，并且因此是经受最大的与磨损有关的加载的区域，执行撕扯测试和磨损测试（Taber），研究与变色有关的耐洗性和耐油性，以及机械性能的改变。从测试获得的数据被反馈回到材料选择说明中，并且利用这些值，由模拟软件重新迭代地优化所述设计。如果需要，如上所述地从重新优化的数字设计生成新的测试元件，并且新的测试元件进而在具体描述过的程序中被测试直到在两个连续的测试步骤和优化步骤之间不再实现显著的优化。

4）汽车结构元件：

从汽车结构元件，也就是说本发明规定的结构，从其三维数字设计选择子元件。感兴趣的汽车结构元件例如是车身的碰撞结构或区域，尤其是来自引擎盖的前部结构，该结构或区域优选地具有三维内部结构，例如框架结构。以对应根据本发明的方法的方式，从这些子元件生成测试元件，并且另外给所述测试元件提供适配器元件，所述适配器元件优选地借助和用于生产这个区域中的结构的3D打印过程相同的3D打印过程生成。接着，研究测试元件的压痕阻力、扭曲刚度、共振频率、振动疲劳和破碎阻力。从测试获得的数据被反馈回到材料选择说明中，并且利用这些值，由模拟软件重新迭代地优化所述设计。如果需要，如上所述地从重新优化的数字设计生成新的测试元件，并且新的测试元件进而在具体描述过的程序中被测试直到在两个连续的测试步骤和优化步骤之间不再实现显著的优化。

附图标记列表

1 结构

2 子元件

3 测试元件

3' 测试元件

4 孔眼

4' 搭板

10 结构

11 子元件

12 测试元件。

Claims (22)

1.一种用于对形成为一件式的结构（1、10）进行机械测试的方法，包括以下步骤：

a）识别所述形成为一件式的结构（1、10）中的子元件（2、11）以生成要经受机械测试的测试元件（3、3'），其中所述子元件（2、11）仅代表所述形成为一件式的结构（1、10）的一部分，

b）确定所述子元件（2、11）的空间几何拓扑结构，

c）至少部分地或完全借助3D打印过程基于所述子元件（2、11）的所述空间几何拓扑结构生成所述测试元件（3、3'），

d）在所生成的测试元件（3、3'）上执行至少一种机械测试；

其中，基于模拟计算的结果识别所述形成为一件式的结构（1、10）中的所述子元件（2、11），所述模拟计算确定在所述形成为一件式的结构的计划使用期间在所述形成为一件式的结构（1、10）的哪些区域中要出现高于平均值的机械加载。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述测试元件（3、3'）上提供适合于被连接到用于机械测试的设备的至少一个适配器元件（4、4'）。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，借助3D打印过程生成所述适配器元件（4、4'）。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述适配器元件（4、4'）选自耳状物、孔眼、销、搭板、圆筒、抓手、保持器、螺纹、网眼。

5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，提供至少两个适配器元件（4、4'）。

6.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述适配器元件（4、4'）被定位在力矢量的施加点处，在所述施加点处要出现所述形成为一件式的结构（1、10）上的与部件失效相关的机械加载。

7.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述形成为一件式的结构（1、10）至少部分是3D打印的。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，用于打印所述测试元件（3、3'）的3D打印过程对应于用于至少部分地打印所述形成为一件式的结构（1、10）的3D打印过程。

9.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，基于结构设计数据或者对所述形成为一件式的结构（1、10）的至少部分结构分析的结果，确定所述子元件（2、11）的所述空间几何拓扑结构。

10.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述测试元件（3、3'）上的机械测试选自：张力、压缩、弯曲、剪切、撕裂和振动共振测试；用于确定弹性模量的测试；用于确定材料疲劳的动态机械测试；存在酸、碱、有机溶剂和无机溶剂、润滑剂、油脂、油、燃料和/或水时的热测试、氧化测试、老化测试和膨胀测试，所述热测试、氧化测试、老化测试和膨胀测试还与用于确定材料疲劳的动态机械测试结合。

11.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在生成所述测试元件（3、3'）时使用与所述形成为一件式的结构（1、10）中的所述子元件（2、11）的材料对应的相同材料。

12.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，

a）在生成所述测试元件（3、3'）时使用不与所述形成为一件式的结构（1、10）中的所述子元件（2、11）对应的不同材料，借助修正计算将所述测试元件（3、3'）上的机械测试的结果转用到与所述形成为一件式的结构（1、10）中的所述子元件（2、11）对应的材料；和/或

b）借助尺寸缩放，生成的测试元件（3、3'）的尺寸不同于所述形成为一件式的结构（1、10）中的所述子元件（2、11），借助修正计算将在所述测试元件（3、3'）上的机械测试的结果转用到与所述形成为一件式的结构（1、10）中的所述子元件（2、11）对应的尺寸。

13.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，识别所述形成为一件式的结构（1、10）中的数个子元件（2、11），确定和使用它们每一个的空间几何拓扑结构以生成分别要经受至少一种机械测试的测试元件（3、3'）。

14.如权利要求2所述的方法，其特征在于，与生成所述测试元件（3、3'）一起在一个工作步骤中借助3D打印过程生成所述适配器元件（4、4'）。

15.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述适配器元件（4、4'）选自能从测量方面看被牢固地且合适地连接到经典机械测试机器中的形式。

16.如权利要求6所述的方法，其特征在于，与部件失效相关的机械加载借助载荷和失效的FEM模拟确定。

17.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述子元件（2、11）完全位于所述形成为一件式的结构（1、10）的3D打印的部分中。

18.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述结构设计数据是CAD数据。

19.如权利要求9所述的方法，其特征在于，借助于层析成像的层成像过程来确定所述子元件（2、11）的所述空间几何拓扑结构。

20.如权利要求9所述的方法，其特征在于，借助电子、离子或x-射线分析、核磁共振分析（NMR）、超声分析和/或太赫兹技术来确定所述子元件（2、11）的所述空间几何拓扑结构。

21.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述热测试、氧化测试、老化测试和膨胀测试在各种温度、氧化条件或还原条件下进行。

22.一种用于修改形成为一件式的结构（1、10）的结构设计数据的方法，其中

i）首先使所述形成为一件式的结构（1、10）经受根据权利要求1-21中任一项所述的用于机械测试的方法，

ii）然后将机械测试的数据用于修改所述形成为一件式的结构（1、10）的所述结构设计数据，以及

iii）基于经修改的结构设计数据生成经修改的结构，

步骤i）到iii）被重复至少一次。

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