CN111386163A - 用于增材制造网格结构的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了用于增材制造网格结构的设备和方法。关于表面接近度进行分析并自动生成网格结构。通过改变包括网格密度的网格元件变量来改变网格结构。使用CAD算法或程序的自动化方法可以基于包括体积、表面、角度和位置的设计变量来生成用于网格结构的数据。

Description

用于增材制造网格结构的设备和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年9月14日提交的题为“APPARATUS AND METHODS FORMANUFACTURING LATTICE STRUCTURES”的美国专利申请No.15/705,123的权益，其内容通过引用明确地并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及网格结构的增材制造，并且更具体地涉及运输交通工具中的网格结构的增材制造。
背景技术
最近三维(3D)打印(也被称为增材制造(AM))已经呈现出了用于高效地构建机动车和其它运输结构(比如飞机、船舶、摩托车等)的新机会。将AM过程应用于生产这些产品的工业已被证明产生了结构上更高效的运输结构。使用3D打印的部件生产的机动车可以被加工得更坚固、更轻并且因此更加燃料高效。有利地，与传统制造过程相比，AM不会显著地促进化石燃料的燃烧；因此，AM可以被分类为绿色技术。
存在许多AM技术。在许多这些技术中，3D打印机使用激光器或其它能量源来将金属粉末熔融成复杂的金属零件。在该过程期间，可以使用周期性网格结构和临时支撑结构。周期性网格结构被形成以减少质量同时维持结构完整性；并且需要临时支撑结构来在构建期间提供结构支撑，以便为正被打印的结构的弯曲或悬空区提供支撑。然而，出于各种原因，用于生成周期性排列的网格支撑物的传统3D打印方法可能浪费了材料。因此，需要发现并开发增材制造网格结构的新方法。
发明内容
下文将参考三维(3D)打印技术更全面地描述增材制造网格结构的若干方面。
在一个方面中，一种用于增材制造部件的方法包括接收待被增材制造的部件的模型，识别部件的需要结构支撑的一个或更多个区域，并且在所识别的一个或更多个区域中自动生成至少一个自支撑网格网络以产生修改模型。
至少一个自支撑网格网络可以包括部件的永久部分。此外，至少一个自支撑网格网络可以是在部件被增材制造之后可移除的。
自动生成至少一个自支撑网格网络可以包括生成网格元件。网格元件可以具有不同的密度。网格元件具有不同的长度；并且网格元件可以具有不同的横截面积。
自动生成至少一个自支撑网格网络可以包括生成多个级别的网格元件，每个级别可以具有不同数量的网格元件。
自动生成至少一个自支撑网格网络可以进一步包括生成具有基本上圆锥形端部的多个网格元件。与圆锥形端部中的一个或更多个相关联的角度可以被确定成使得网格网络能够是自支撑的。圆锥形端部可以各自包括中空部段，并且中空部段的内部可以包括多个更小的网格元件，所述多个更小的网格元件具有对应地更小的基本上圆锥形端部。
自动生成至少一个自支撑网格网络可以包括生成以基础级别开始并以最后级别结束的网格元件的递增级别的层级。最后级别可以接触所识别的一个或更多个区域。此外，所述递增级别的每个中的网格元件可以具有逐渐更小的圆锥形端部，以用于联接到下一递增级别的逐渐更小的网格元件。
用于生成网格网络的方法可以进一步包括以基本上正交于所述一个或更多个区域的平面的取向生成至少一个自支撑网格网络。网格网络可以包括定制蜂窝结构。
自动生成至少一个自支撑网格网络可以包括生成网格元件。网格元件可以被定向为处于或低于被确定成维持自支撑的角度。网格元件也可以是弯曲的。
在另一方面，用于增材制造部件的设备被构造成接收待增材制造的部件的模型，识别部件的需要结构支撑的一个或更多个区域，并且在所识别的一个或更多个区域中自动生成至少一个自支撑网格网络。
至少一个自支撑网格网络可以包括部件的永久部分。至少一个自支撑网格网络可以是在结构被增材制造之后是可移除的。
至少一个自支撑网格网络可以包括生成网格元件。网格元件可以具有不同的密度。网格元件可以具有不同的长度；并且网格元件可以具有不同的横截面积。
至少一个自支撑网格网络可以包括多个级别的网格元件。每个级别可以具有不同数量的网格元件。
至少一个自支撑网格网络可以进一步包括具有基本上圆锥形端部的多个网格元件。与基本上圆锥形端部中的一个或更多个相关联的角度可以被确定成使得对应的网格网络能够是自支撑的。基本上圆锥形端部可以各自包括中空部段；并且中空部段的内部可以包括多个更小的网格元件，所述多个更小的网格元件具有对应地更小的基本上圆锥形端部。
至少一个自支撑网格网络可以包括被定向为处于或低于被确定成维持自支撑的预定角度的网格元件。至少一个自支撑网格网络可以包括多个网格元件。多个网格元件中的一个或更多个可以是弯曲的。
在另一方面，增材制造的部件包括在结构上被网格网络支撑的至少一个区域。网格网络具有从基础级别到与至少一个区域接触的最终级别的网格元件的递增级别的层级。每个递增级别中的网格元件截止在被构造成联接至下一递增级别的网格元件的逐渐更小的基本上圆锥形端部中。
至少一个级别的圆锥形端部的内部可以联接到下一递增级别的多个网格元件。圆锥形端部的角度可以被确定成使得网格网络是自支撑的。每个递增级别可以具有比前一级别更大数量的网格元件。每个递增级别的网格元件的密度可以低于前一级别的网格元件的密度。此外，每个递增级别的网格元件的横截面积可以低于前一级别的网格元件的横截面积。
可以使用先前在传统制造过程中不可用的不同的复合材料。理解的是，从以下详细描述中，增材制造网格结构的其它方面对于本领域技术人员来说将变得显而易见，其中通过说明的方式仅示出和描述了几个实施例。如所属领域的技术人员将理解的，在不脱离本发明的情况下，可以利用其它实施例来实现增材制造的网格结构。因此，附图和详细描述本质上被认为是说明性的而不是限制性的。
附图说明
现在将通过示例而非限制的方式在详细说明中呈现用于借助于CAD算法来生成网格和支撑结构的设备和方法的各个方面，在附图中，其中：
图1示出了根据一个实施例的在表面处的增材制造的网格。
图2示出了根据另一个实施例的通过增材制造的网格构造的板件。
图3A示出了根据一个实施例的在表面处的增材制造的网格。
图3B示出了根据一个实施例的在表面界面处的网格元件。
图3C示出了图3B的网格元件的横截面。
图3D示出了根据另一个实施例的用于附接在表面界面处的网格元件。
图4A示出了根据一个实施例的网格连接。
图4B示出了根据另一个实施例的网格连接。
图5A示出了根据一个实施例的用于增材制造部件的设备的高级别系统架构。
图5B示出了根据另一个实施例的包括用于增材制造部件的设备的高级别系统架构。
图6A在概念上示出了根据一个实施例的用于增材制造网格结构的过程。
图6B在概念上示出了根据图6A的实施例的用于增材制造网格结构的子过程。
图6C在概念上示出了根据图6A的实施例的用于增材制造网格结构的另一个子过程。
具体实施方式
下面结合附图阐述的详细描述旨在提供对使用增材制造技术来制造网格结构的示例性实施例的描述，并且其不旨在表示可以实践本发明的仅有的实施例。贯穿本公开使用的术语“示例性”意味着“用作示例、实例或说明”，并且不应该必须解释为比本公开中给出的其它实施例优选或有利。出于提供彻底和完整公开的目的，详细描述包括具体细节，其向本领域技术人员充分传达了本发明的范围。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在一些情况下，众所周知的结构和部件可以以框图形式示出，或者完全省略，以便避免模糊贯穿本公开所给出的各种概念。
与传统制造方法相比，增材制造(AM)的优点是生产具有复杂几何形状的零件的能力。例如，零件可以被打印成包括坚固的网格结构而不是实心质量体，从而减少了总体材料消耗。网格结构可以因此减小质量同时维持结构完整性，并且可以使用各种网格结构来确保结构上高效的材料分布。
网格结构被形成为可以为中空零件提供结构完整性的机械结构或元件的重复或周期性图案。这些结构可以用于减小最终零件的质量，同时还减少了3D打印过程期间的材料消耗。然而，先前的用于渲染具有网格结构的零件的设计与制造方法常常可能通过产生过多的网格结构或通过为各种可适用的网格元件特性(包括网格密度和网格元件长度)选择错误值(导致不可用的零件或浪费的材料)而浪费材料。因此，需要克服现有网格生成的应用和AM技术的限制。
本文公开了用于增材制造网格结构的设备和方法。关于表面接近度进行分析并自动生成网格结构。通过改变包括网格密度的网格元件变量来改变网格结构。使用CAD算法或程序的自动化方法可以基于包括体积、表面、角度和位置的设计变量来生成用于网格结构的数据。支撑结构可以被设计成用于临时放置。此后，可以使用包括电磁场诱导的技术来破坏临时支撑结构。
与AM零件相关联的问题可以是具有固定密度的固定网格图案的非必要重复。目前为零件所生成的网格结构通常遵循具有相同密度的相同重复图案。这可能导致更高的材料消耗和增加的复杂性，这可能进一步在3D打印期间级联成故障。图1的AM网格100示出了解决该问题的方式。
图1示出了根据一个实施例的在表面102处的AM网格100。AM网格100包括网格部段104、106和108，它们也可以被称为网格子结构。网格部段104包括在网格连接节点P1和P2之间延伸的长度L1的网格元件110。包围更靠近表面102的区域的网格部段106包括在网格连接节点P3和P4之间延伸的长度L2的网格元件112；并且包围最靠近表面102且与其接触的区域的网格部段108包括在网格连接节点P5与界面节点P6处的表面之间延伸的长度L3的网格元件114。
增材制造的网格100可以通过使用网格分支来解决固定网格图案的浪费性非必要重复。网格分支可以根据表面接近度(surface proximity)来改变网格密度，并且一种用于改变网格密度的方法可以改变网格元件长度。例如，如图1所示，诸如网格元件110的长丝状结构从远离表面102的中心区域出现。网格元件然后朝向表面102分支成更短更加致密的网格结构。举例来说，与界面节点P6处的表面102相接触的网格元件114具有与长度L2和L1相比相对短的长度L3，从而在表面102附近提供相对高的网格密度。相反，网格元件110具有与长度L2和L3相比相对长的元件长度L1，从而远离表面102提供较低的网格密度。
在表面102附近具有较高的堆积密度或网格密度，增材制造的网格100可以改善相关部件的结构完整性，并且可以对于负载支承尤其有益。以这种方式，可以根据位置来生成网格，使得可以在结构上期望的位置使用更多的网格，并且可以在认为不太有益的位置使用更少的网格。因此，与使用当前的网格密度生成技术生成的网格相比，使用网格分支生成的网格可以提供减少的材料使用，这继而可以有利地减小所得到的AM结构的总重量。例如，对于增材制造的板件，网格分支可以有益地改善板件强度，同时有助于更轻的板件设计。
在一个实施例中，网格分支可以通过在计算机辅助设计(CAD)程序中所包括的算法或算法的集合来实施。计算机辅助设计程序可以实施在计算机或计算机系统上，该计算机或计算机系统继而可以连接到3D打印机。CAD程序或算法可以有利地改变元件的特性，比如元件110、112和114的长度和宽度，以便改善材料使用。
在一些实施例中，CAD程序或算法可以首先创建用于可以以一定角度构建的子结构(网格元件)的数据。CAD算法接下来可以通过考虑边界条件或约束来计算需要实施网格分支的位置。例如，对于垂直部段，在力(例如，重力)的分量可能有必要需要增加的支撑的位置，CAD算法可以生成网格来支撑该垂直部段，同时在光滑平坦的区域中，在力的分量可能不必需要增加的支撑的位置，CAD算法可以排除网格元件。需要增加的支撑的区域的示例可以包括悬空部，而具有光滑平坦表面的区域的示例可以包括外部板件表面。
在其它实施例中，网格分支可以被应用至复杂的网格结构。例如，网格分支可以被应用至蜂窝网格，该蜂窝网格对于板件的增材制造来说是有用的。蜂窝网格或结构是可以提供优异机械性能的具有最少材料和最小重量的结构。制造蜂窝结构的常规方法可能需要昂贵且不灵活的工具。此外，常规技术可能受限于生产具有特定几何形状约束的蜂窝结构。例如，常规过程可能受限于仅生产六边形蜂窝结构。
使用CAD算法来生产3D打印的网格结构可以有利地利用具有定制网格结构的定制蜂窝结构。通过在表面之间生成复杂的网格结构，可以实现具有更大机械支撑性能的零件。例如，使用蜂窝结构生产的夹层板件可以被制成为轻质和坚固的。另外，通过借助于CAD算法定向网格方向，可以精确地设计板件支撑性能以遵循不同的仔细选择的轴线。此外，网格可以被设计成在特定需要它们的方向上分支出来，很像在纤维增强复合材料中那样。
图2示出了根据另一个实施例的通过增材制造的网格204构造的板件200。板件200具有在点P1处相切的A表面以及在生成网格区域204的位置处的B侧表面。网格区域204可以通过CAD算法使用如上所述的网格分支来生成。另外，A表面可以是满足汽车板件的A类要求的光滑表面。B侧表面的网格区域204可以包括致密的网格结构，从而根据需要向板件赋予额外的结构特性。
图3A示出了根据一个实施例的在表面302处的增材制造的网格300。网格300的周期性区域303包括可以用作梁以及也可以被称为表面梁的网格元件306和308。网格元件306在相交部或界面305处连接至表面302，而网格元件308在相交部或界面307处连接至表面302。为了减小相交部(界面)305和307处的应力并且为了改善制造后的粉末移除，网格元件306和308可以被制造成如图3B中所示的圆锥形或漏斗形。
图3B示出了根据一个实施例的在表面界面305处的网格元件306。网格元件306还可以用作在表面界面(相交部)305处连接到表面302的梁。如图3B中所示，网格元件306可以具有锥形漏斗或圆锥区域309。为了说明的目的，在图3C中示出了通过点X与Y之间的平面截取的圆锥区域309内的横截面320。
图3C示出了图3B的网格元件的横截面320。横截面320是元件(梁)306的靠近表面界面305的横截面部分，并且可以是如图3C所示的圆形或卵形。在其它实施例中，与区域309相关联的横截面320可以采取其它形状，并且可以是长方形的、椭圆形的等。通过具有靠近表面302的圆锥区域309，网格元件306可以用作与不具有锥形区域309的元件或梁相比具有更低应力的梁。更具体地，圆锥区域309的表面积的逐渐变化可以导致应力集中的平滑过渡并且可以允许力更均匀和平缓地分布。以这种方式，应力被有利地减小，同时保持或增强了结构完整性。此外，在示例性实施例中，圆锥部段309可以被增材制造成中空的或基本上中空的。在合适的实例中，该实施例可以使AM结构能够保留其强度和结构完整性，同时使结构的重量最小化并节省材料。
此外，具有漏斗或圆锥区域309可以有利地助于残余粉末移除。在3D打印之后，粉末残余可能保留或被捕集在诸如界面305的界面处；并且在制造之后移除粉末可能变得棘手。具有锥形圆锥区域309可以通过减少界面305处的尖锐边缘或拐角而减少粉末捕集。此外，具有锥形圆锥区域309可以利用更大的间距距离，表面上两个网格元件之间的距离；这继而可以高效地生产出更光滑或更大的囊穴以用于粉末约束。更大的囊穴继而可以有助于粉末移除。
图3D示出了根据另一个实施例的用于附接在表面界面305处的网格元件336。除了网格元件336被制造成具有中空部段324和325之外，网格元件336类似于网格元件306。如图3D中所示，网格元件336可以在圆锥区域309的一侧上具有中空部段324以及在圆锥区域309的另一侧上具有另一中空部段325。内部区域321描绘了在增材制造过程期间创建诸如网格元件的结构的位置。通过具有中空部段324和325，可以进一步减小所需的材料的量和AM结构的质量。
如上所述，CAD算法可以被用来生成用于定位网格结构和表面元件的数据。另外，CAD算法可以用来确定梁或网格元件的取向。例如，梁角度可以是确定是否生成支撑材料的因素。如果复杂的网格结构以超过阈值角度的角度(相对于一些预定参考)定向，那么它们可以因此需要支撑网格。阈值角度可以是相对于竖直参考的四十五度；然而，阈值角度的其它值也是可以的。阈值角度可以取决于多种特征，比如打印材料、打印参数以及悬空结构的跨度。
CAD算法可以被实施以作出涉及梁或网格元件的必需阈值角度的决定，以便减少所需的支撑材料的量。在一个实施例中，CAD算法可以在梁或网格与相关表面之间的阈值角度未达到45度的阈值角度的情况下为AM结构自动生成网格元件或梁。通过使用由CAD算法生成的构建向量，该示例中的网格元件可以自动地以最大45°来定向，从而允许制造具有较少支撑材料的零件。
图4A示出了根据一个实施例的网格连接400a。网格连接400a具有在界面407处附接至表面402的元件408。元件408可以用作梁支撑件。另外，存在在分支连接节点401处连接到元件408的元件409。元件408和409可以用作梁或梁元件。分支连接节点401处的尖锐拐角可以被分类为结构不连续，这可能导致捕集的粉末并且可以是用于应力的会聚点。减轻这些问题的一种方式示出在图4B中。
图4B示出了根据另一个实施例的网格元件分支400b。除了存在在分支连接节点411处附接到元件408的弯曲网格元件419之外，网格元件分支400b类似于网格元件分支400a。具有弯曲网格区段或元件419，网格元件分支400b可以实现具有比网格元件分支400a的应力更少的应力的结构。曲率可以通过减小应力集中来有组织地减小应力。这可以改善在具有更复杂的几何形状的零件中所采用的网格结构。另外，这可以减少与粉末捕集相关联的问题。
图5A示出了根据一个实施例的用于增材制造部件的设备601a的高级别系统架构600a。系统架构600a将设备601a示出为包括用户界面602a、处理系统604a、3D打印机606a以及显示界面608a。用户界面602a可以允许用户与处理系统604a交互并输入与用于3D打印的结构或零件相关的数据或信息。如图5A所示，处理系统604a可以将数据发送至3D打印机606a，所述数据对于使用3D打印机606a增材制造零件来说是必要的。此外，处理系统604a可以将信息发送至显示界面608a。
处理系统604a还可以包括用于存储软件的机器可读介质、硬盘驱动器和/或存储器。软件将被广义地理解为意指任何类型的指令，无论指代的是软件、固件、中间软件、微代码、硬件描述语言或其它。指令可以包含代码(例如，源代码格式、二进制代码格式、可执行代码格式或任何其它合适的代码格式)。这些指令在由一个或更多个处理器执行时使处理系统执行本文描述的各种功能。
计算机程序和指令的示例包括用于增材制造零件的计算机辅助设计(CAD)的程序。处理系统604a可以执行CAD程序，以生成诸如与本文描述的实施例相关的网格分支数据或表面网格数据的网格数据。用户可以使用用户界面602a输入信息并且在显示界面608a上审查用于3D打印的结构的显示数据。处理系统604a可以执行用于自动生成网格结构数据的程序，并且网格结构数据可以被发送到3D打印机606a以用于打印具有根据本文所呈现的实施例的网格与结构的结构。
除了生成用于网格或网格分支的数据之外，计算机系统604a可以被用来执行CAD算法以确定在增材制造过程期间打印粉末孔的位置。在3D打印之前，粉末孔可以被策略性地放置，以助于粉末从内部特征中移除。当前，这些孔有必要在增材制造之前手动录入到零件的CAD生成的文件中。
通过使用CAD算法来使粉末孔的放置自动化，可以有利地减少制造时间。CAD程序或算法可以确定粉末孔的尺寸和位置。孔尺寸可以基于粉末颗粒的尺寸。另外，孔的几何形状可以取决于为增材制造的零件指定的荷载和边界条件。使用用于放置粉末孔的CAD算法可以有利地消除或减少对复杂的有限元分析(FEA)(其目前被用于确定增材制造的零件上的荷载应力)的需要。
CAD算法可以被用来设计遵循最小阻力的路径的用于零件内的粉末运输的通道。另外，CAD算法可以确定用于从零件的内部区域到外部的粉末转移的路径，以用于容易地移除捕集的粉末。CAD算法或过程还可以策略性地定位粉末孔和粉末运输路径，以助于在重力的协助下的粉末提取。
CAD算法可以被用来创建空气动力学的轮廓和孔，以驱动粉末提取过程。在3D打印之后，后处理算法步骤可以执行驱动空气流穿过空气动力学设计的轮廓的过程，从而助于移除捕集的粉末。
CAD算法还可以考虑多个变量以定位粉末孔位置和运输路径。举几个例子，这些变量可以包括粉末材料、粉末尺寸、平均流动速率和/或粉末的速度。
图5B示出了根据另一个实施例的包括用于增材制造部件的设备601b的高级别系统架构600b。高级别系统架构600b包括用户界面602b、处理系统604b、设备601b和显示界面608b。如图5B中所示，设备601b包括3D打印机606b。
高级别系统架构600b可以类似于高级别系统架构600a。例如，用户界面602b、处理系统604b、3D打印机606b以及显示界面608b可以类似于用户界面602a、处理系统604a、3D打印机606a以及显示界面608a并执行与之类似的功能。然而，与包括用户界面602a、处理系统604a、3D打印机606a以及显示界面608a的设备601a不同，设备601b排除了用户界面602b、处理系统604b以及显示界面608b。
图6A在概念上示出了根据一个实施例的用于增材制造网格结构的过程。在第一步骤702中，接收数据模型。数据模型可以被生成或可以被提供为计算机或诸如图5A的界面602a的硬件界面的输入。在步骤704中，可以通过使用CAD算法或通过来自用户的手动录入来识别部件的需要结构支撑的一个或更多个区域；并且在步骤706中，可以基于数据使用CAD算法来在由步骤704确定的识别的一个或更多个区域中自动生成自支撑网格网络。自动生成自支撑网格可以包括在处理器上生成网格数据。
图6B在概念上示出了根据图6A的实施例的用于增材制造网格结构的子过程709。子过程709包括步骤710，随后是决策步骤712，二者都可以被用来在数学上确定用于网格区段的有效坐标。在一个实施例中，标准可以是区段被生成为使得其垂直于正被打印的结构的表面。在不同的实施例中，其它标准可以同样适用。
在步骤710中，可以更新坐标。坐标可以在笛卡尔坐标系或诸如极(角)坐标系的非笛卡尔坐标系中离散化。更新可以包括额外步骤，比如向基数添加增量式变化量。然后可以使用更新的坐标来确定距需要支撑的结构的表面的向量。在决策步骤712中，可以关于向量相对于表面的角度来分析该向量。如果该角度是垂直的，那么该坐标可以是用于创建区段的有效坐标，并且子过程709以该有效坐标退出；然而，如果该角度不是垂直的，那么步骤710就可以被重复以刷新和/或更新该坐标。
图6C在概念上示出了根据图6A的实施例的用于增材制造网格结构的另一个子过程719。子过程719包括步骤720，随后是具有嵌套步骤724的决策步骤722，所有这些都可以用于在数学上确定应该包括和/或排除网格区段的位置和时间。在该示例中，标准可以是：基于密度函数生成区段。例如，在一些实施例中，密度函数可以用于验证靠近结构的表面的大密度的区段的坐标，并且验证进一步远离结构的表面的较低密度的区段的坐标(或验证其无效性)。在其它实施例中，可以使用不同的函数来完成网格区段放置和对应的位置确定。
在步骤720中，可以根据坐标相对于其距结构的表面的距离的位置来计算区段的密度。在决策步骤722中，在步骤720中计算的密度值可以用于确定：基于密度函数，区段(或坐标)是否应该被排除或是否应该被生成。如果步骤722中的密度函数指示区段应该被排除，比方说例如在不太致密的区域中，那么子过程709退出而不生成网格元件或区段。然而，如果步骤722中的密度函数指示区段应该被包括(不被排除)，那么子过程709前进到步骤724，其中该步骤在退出之前生成网格元件(区段)。
以上子过程表示用于实现本公开中描述的目标的特定技术的非穷尽性示例，所属领域的技术人员在熟读本公开之后将了解，可以实施同样适合且不脱离本发明的原理的其它子过程或技术。
提供先前的描述是为了使所属领域的技术人员能够实践本文中所描述的各种方面。本公开通篇呈现的对这些示例性实施例的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文中所公开的概念可被应用于用于增材制造包括机动车、飞机、船舶、摩托车等的运输交通工具的其它技术。
因此，权利要求不旨在限于贯穿本公开内容给出的示例性实施例，而是与符合语言权利要求的全部范围相一致。贯穿本公开内容所描述的示例性实施例的元件的所有结构和功能等同物都是本领域普通技术人员已知的或以后将为本领域普通技术人员所公知的，旨在由权利要求书涵盖。此外，无论在权利要求中是否明确地叙述了这样的公开内容，本文所公开的内容都不旨在致力于公众。在35U.S.C§112(f)的条款或适用司法管辖权内的类似法律下，将不解释权利要求的要素，除非使用短语“意味着”来清楚地叙述该要素，或者在方法权利要求的情况中，使用短语“用于……的步骤”来叙述该要素。

Claims (33)

1.一种用于增材制造部件的方法，包括：
接收待被增材制造的部件的模型；
识别所述部件的需要结构支撑的一个或更多个区域；并且
在所述识别的一个或更多个区域中自动生成至少一个自支撑网格网络以生产已修改模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个自支撑网格网络包括所述部件的永久部分。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个自支撑网格网络能够在所述部件被增材制造之后移除。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自动生成至少一个自支撑网格网络包括生成具有不同的密度的网格元件。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自动生成至少一个自支撑网格网络包括生成具有不同长度的网格元件。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自动生成至少一个自支撑网格网络包括生成具有不同的横截面积的网格元件。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自动生成至少一个自支撑网格网络包括生成多个级别的网格元件，每个级别具有不同数量的网格元件。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自动生成至少一个自支撑网格网络进一步包括生成具有基本上圆锥形端部的多个网格元件。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，与所述圆锥形端部中的一个或更多个相关联的角度被确定成使所述网格网络能够自支撑。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述圆锥形端部各自包括中空部段，所述中空部段的内部包括多个更小的网格元件，所述多个更小的网格元件具有对应的更小的基本上圆锥形端部。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自动生成至少一个自支撑网格网络包括生成以基础级别开始并以最后级别结束的网格元件的递增级别的层级，所述最后级别接触所识别的一个或更多个区域，所述递增级别的每个中的网格元件具有逐渐更小的圆锥形端部，以用于联接到下一递增级别的逐渐更小的网格元件。
12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以基本上正交于所述一个或更多个区域的平面的取向生成至少一个自支撑网格网络。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网格网络包括定制蜂窝结构。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自动生成至少一个自支撑网格网络包括生成被定向成处于或低于被确定为维持自支撑的角度的网格元件。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自动生成至少一个自支撑网格网络包括生成弯曲的网格元件。
16.一种用于增材制造部件的设备，所述设备被构造为：
接收待被增材制造的部件的模型；
识别所述部件的需要结构支撑的一个或更多个区域；并且
在所述识别的一个或更多个区域中自动生成至少一个自支撑网格网络以生产已修改模型。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述至少一个自支撑网格网络包括所述部件的永久部分。
18.根据权利要求16所述的设备，其中，所述至少一个自支撑网格网络能够在所述结构被增材制造之后移除。
19.根据权利要求16所述的设备，其中，所述自动生成至少一个自支撑网格网络包括生成具有不同的密度的网格元件。
20.根据权利要求16所述的设备，其中，所述至少一个自支撑网格网络包括具有不同的长度的网格元件。
21.根据权利要求16所述的设备，其中，所述至少一个自支撑网格网络包括具有不同的横截面积的网格元件。
22.根据权利要求16所述的设备，其中，所述至少一个自支撑网格网络包括多个级别的网格元件，每个级别具有不同数量的网格元件。
23.根据权利要求16所述的设备，其中，所述至少一个自支撑网格网络包括具有基本上圆锥形端部的多个网格元件。
24.根据权利要求23所述的设备，其中，与所述基本上圆锥形端部中的一个或更多个相关联的角度被确定成使对应的网格网络能够自支撑。
25.根据权利要求23所述的设备，其中，所述基本上圆锥形端部各自包括中空部段，所述中空部段的内部包括多个更小的网格元件，所述多个更小的网格元件具有对应的更小的基本上圆锥形端部。
26.根据权利要求16所述的设备，其中，所述至少一个自支撑网格网络包括被定向成处于或低于被确定为维持自支撑的预定角度的网格元件。
27.根据权利要求16所述的设备，其中，所述至少一个自支撑网格网络包括多个网格元件，并且其中，所述多个网格元件中的一个或更多个是弯曲的。
28.一种增材制造的部件，包括：
在结构上被网格网络支撑的至少一个区域，所述网格网络具有从基础级别到接触所述至少一个区域的最终级别的网格元件的递增级别的层级，每个递增级别中的网格元件截止在被构造成联接至下一递增级别的网格元件的逐渐更小的基本上圆锥形端部中。
29.根据权利要求28所述的部件，其中，至少一个级别的圆锥形端部的内部联接至下一递增级别的多个网格元件。
30.根据权利要求28所述的部件，其中，所述圆锥形端部的角度被确定成使得所述网格网络是自支撑的。
31.根据权利要求28所述的部件，其中，每个递增级别具有比前一级别更大数量的网格元件。
32.根据权利要求28所述的部件，其中，每个递增级别的网格元件的密度低于前一级别的网格元件的密度。
33.根据权利要求28所述的部件，其中，每个递增级别的网格元件的横截面积低于前一级别的网格元件的横截面积。
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