CN112292255B - 用于结合节点和其他结构的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种增材制造的节点。节点是一种增材制造(AM)的结构，包括例如插口、通道等的特征，用于接纳其它结构，例如管子、面板等。该节点可以包括延伸到节点中的容纳部的节点表面。该容纳部可以容纳结构，并且节点表面上的密封界面可以将密封构件安置在节点表面和结构之间，以在节点和结构之间产生粘合区域。该粘合区域由节点表面、结构和密封构件界定。节点还可以包括将节点的外表面连接到粘合区域的两个通道。以这种方式，粘合剂可以被注入到节点和结构之间的粘合区域中，并且粘合剂可以被密封构件包含。

Description

用于结合节点和其他结构的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年4月24日提交的名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR JOININGNODES AND OTHER STRUCTURES”的美国专利申请No.15/961,767的权益，该申请的全部内容通过引用明确结合于此。
技术领域
本公开总体上涉及在节点和其他结构之间产生的接合部(joint)，更具体地，涉及包括用于在节点和其他结构之间施加粘合剂的粘合区域的接合部。
背景技术
空间框架和硬壳式结构技术应用于汽车、建筑结构(structural)、船舶和许多其他应用。空间框架结构的一个示例是焊接管子框架底盘结构，由于加工成本低、设计灵活和能够生产高效结构的优点，其通常用于低体积和高性能交通工具设计。空间框架可能要求组成底盘的结构以多种角度连接，并且可能要求相同的连接点以适应多种结构几何形状。用于连接这种管子框架底盘的接合部构件的传统制造方法可能导致高设备成本和高制造成本。此外，当使用平面元件时，硬壳式设计可能导致设计不灵活，或者当结合成形面板时，导致高加工成本。
发明内容
下文将更全面地描述节点、节点-结构连接和方法的若干方面。
在各个方面，增材制造的节点可以包括节点表面，该节点表面具有延伸到节点中的容纳部。该容纳部可以容纳结构，并且节点表面上的密封界面可以将密封构件安置在节点表面和结构之间，以在节点和结构之间产生粘合区域。该粘合区域由节点表面、结构和密封构件界定。节点还可以包括将节点的外表面连接到粘合区域的两个通道。以这种方式，例如，粘合剂可以被注射到节点的在节点表面与结构之间的粘合区域中，并且粘合剂可以被密封构件包含。
在各个方面，一种装置可以包括增材制造的节点，该节点具有延伸到该节点中的容纳部，该容纳部包括第一表面，并且该节点包括外表面、将外表面连接到第一表面的第一通道、以及将外表面连接到第一表面的第二通道。该装置可以进一步包括插入容纳部中的结构，该结构包括与第一表面相对的第二表面。该装置可以进一步包括布置在节点与结构之间的密封构件。节点和结构之间的粘合区域可以由第一表面、第二表面以及密封构件的表面界定。粘合区域可以连接到第一通道和第二通道中的每一个。该装置可以进一步包括布置在粘合区域中的粘合剂。粘合剂可以邻接密封构件表面，并且可以将第一表面附接到第二表面。
在各个方面，一种方法可以包括将密封构件布置在延伸到增材制造的节点中的容纳部中，该容纳部包括第一表面。该方法可以进一步包括将结构插入到容纳部中，该结构包括与第一表面相对的第二表面。粘合区域可以形成在节点和结构之间，该粘合区域由第一表面、第二表面和密封构件界定。该方法可以进一步包括例如通过注射粘合剂将粘合剂施加到粘合区域中。以这种方式，例如，粘合剂可以被施加到粘合区域中，并且所施加的粘合剂可以被密封构件包含。
根据下面的详细描述，其他方面对于本领域技术人员来说将变得显而易见。其中仅通过说明的方式示出和描述了若干实施例。如本领域技术人员将认识到的，本文的概念能够用于其他和不同的实施例，并且若干细节能够在各种其他方面进行修改，所有这些都不脱离本公开。因此，附图和详细描述在本质上被认为是说明性的，而不是限制性的。
附图说明
在节点和其他结构之间产生的接合部的各个方面，更具体地说，包括用于在节点和其他结构之间施加粘合剂的粘合区域的接合部，现在将通过在附图中以示例而非限制的方式在详细描述中呈现，其中：
图1示出了示例性交通工具底盘，即Blade超级跑车底盘，其中可以实施本公开的各方面。
图2A-图2B示出了根据各种实施例中的示例性节点的两个视图。
图3A-图3B示出了示例性节点的两个视图，其中，密封构件安置在密封界面上。
图4A示出了示例性结构，图4B示出了插入在示例性节点的容纳部中的结构。
图5示出了插入示例性节点中的示例性结构的更详细的视图。
图6-图11示出了用于施加粘合剂以将示例性节点粘附到示例性结构的示例性过程。
图12示出了包括节点、结构和安置在密封界面上的密封构件的示例性实施例。
图13示出了包括节点、结构和安置在密封界面上的密封构件的另一示例性实施例。
图14示出了包括节点、结构和安置在密封界面上的密封构件的另一示例性实施例。
图15A-图15B示出了包括节点、结构、密封构件和第二密封构件的示例性实施例。
图16A-图16B示出了包括节点、结构和安置在密封界面上的密封构件的另一示例性实施例。
图17是示出将增材制造的节点粘附到结构的示例性过程的流程图。
具体实施方式
下面结合附图阐述的详细描述意在提供对本文公开的概念的各种示例性实施例的描述，而不意在代表可以实践本公开的唯一的实施例。本公开中使用的术语“示例性”意味着“用作示例、实例或说明”，并且不应该必然地被解释为比本公开中呈现的其他实施例更优选或更有利。详细描述包括具体的细节，目的是向本领域技术人员提供全面和完整的公开，以充分传达所述概念的范围。然而，本公开可以在没有这些具体细节的情况下实施。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呈现的各种概念。
本公开集中于利用节点的接合部(joint)设计。节点是一种增材制造(AM)的结构，其包括例如插口、容纳部等的特征，用于接收另一结构，例如管子、面板等。节点可以通过熔融粉末材料形成。例如，3-D打印机可以熔化和/或烧结多层形式的粉末材料的至少一部分以形成节点。节点可以由一种或更多种金属和/或非金属材料形成。节点可以由基本上刚性的材料形成。节点中的材料可以包括金属材料(例如，铝、钛、不锈钢、黄铜、铜、铬钢、铁等)、复合材料(例如碳纤维复合材料等)、聚合材料(例如塑料等)、这些材料的组合和/或其他材料等。
例如，节点在用于连接复杂结构的各部分的接合部设计中特别有用。在一些设计中，节点可以允许接受在组装复杂结构时可能需要的较高水平的尺寸公差。基于节点的设计还可以允许减轻重量，减少后处理，以及提高组装的便利性。此外，节点可用作插口，以调整设计中的公差，并且节点可与其他零件共同打印，这利用了3-D打印的独特优势，以简化组装过程。
图1示出了示例性的小汽车底盘，即由Divergent Technologie公司建造的Blade超级跑车底盘100，其包括节点和附接到节点的连接结构(例如管)。汽车底盘，例如Blade超级跑车底盘100，是可以实践本公开的各方面的结构的示例。尽管本文描述的示例主要涉及交通工具结构，例如底盘、挤压区域等，但是应当理解，本公开的各方面可以应用于包括节点-结构连接的其他结构。
Blade超级跑车底盘100包括由一个或更多个节点103连接的结构101，在该示例中，所述结构是管子。每个节点103可以包括例如中部的主体和从中部的主体延伸的一个或更多个端口。在各种实施例中，可以提供多端口节点来连接诸如结构101的结构，以形成二维或三维结构。例如，该结构可以是框架。在一个示例中，具有轴线基本上在同一平面内的管子的结构可以被称为平面框架，而具有轴线在不同平面内的管子的结构可以被称为空间框架。空间框架可以限定体积。在一些示例中，三维空间框架结构可以是交通工具底盘。交通工具底盘可以具有限定空间的长度、宽度和高度，例如交通工具的乘客车厢。
交通工具底盘可以形成交通工具的构架。交通工具底盘可以提供用于放置交通工具的主体板件(例如门板、顶板、底板或形成交通工具外壳的任何其他板件)的结构。此外，底盘可以是用于车轮、传动系、发动机组、电气部件、加热和冷却系统、座椅、存储空间等的结构支撑。交通工具可以是客运交通工具、货物交通工具等。交通工具的示例可包括但不限于轿车、卡车、公共汽车、货车、小型货车、旅行车、RV、拖车、拖拉机、推车、汽车、火车或摩托车、船、航天器或飞机(例如有翼飞机、旋翼机、滑翔机、轻于空气的飞行器)。交通工具可以是陆基交通工具、空中交通工具、水基交通工具或太空基交通工具。本文对任何类型的交通工具或交通工具底盘的任何描述可适用于任何其他类型的交通工具或交通工具底盘。
交通工具底盘可以提供与交通工具的类型的形状因子相匹配的形状因子。根据交通工具类型，交通工具底盘可以具有不同的构造。交通工具底盘可能具有不同的复杂程度。在一些情况下，可以提供三维空间框架，其可以为交通工具提供外部构架。外部构架可被构造成接纳主体板件以形成三维外壳。在某些情况下，可以提供内部支撑件或部件。内部支撑件或部件可以通过连接到空间框架的一个或更多个接合部构件而连接到空间框架。可以提供多端口节点的不同布局和连接管子，以适应不同的交通工具底盘构造。在某些情况下，可以布置一组节点来形成单一的独特的底盘设计。在某些情况下，该组节点的至少一个子集可以用于形成多个底盘设计。在一些情况下，一组节点中的至少一个子集的节点可以被组装成第一底盘设计，然后被拆卸和重新使用以形成第二底盘设计。第一底盘设计和第二底盘设计可以相同，也可以不同。
连接结构可以由刚性材料形成。例如，该结构可以由金属(例如钢、铝等)、复合材料(例如碳纤维等)、或者其他材料(例如塑料、聚合物等)形成。连接结构可以具有不同的横截面形状。例如，连接管子可以具有基本上圆形、方形、椭圆形、六边形或不规则形状。连接管子的横截面可以是封闭的横截面。连接管子的横截面可以是敞开的横截面，例如C形通道、工字梁、角形等。
本公开中呈现的节点-至-结构连接的各个方面可适用于在交通工具底盘中使用，例如图1中所示的Blade超级跑车底盘100。底盘100中的节点可以被设计成适合由底盘设计决定的连接结构角度。节点可以被制造成期望的几何形状，以允许底盘的快速和低成本组装。在一些实施例中，可以使用3-D打印技术来制造节点。3-D打印可以允许节点以多种几何形状形成，这些几何形状可以适应不同的框架构造。3-D打印可以允许节点基于计算机生成的包括节点的尺寸的设计文件来形成。
图2A-图2B、图3A-图3B、图4A-图4B、图5、图12、图13、图14、图15A-图15B和图16A-图16B示出了示例性节点和节点-结构接合部(也称为连接)。图6-图11示出了用将节点粘附到结构的粘合剂应用的示例性过程。图17是示出将节点粘附到结构的示例性过程的流程图。
下面描述的示例包括节点，所述节点可以包括具有密封界面的容纳部，该密封界面被构造为安置密封构件，例如O形环、可固化密封剂等。将密封构件和结构插入节点的容纳部中可以在节点和结构之间产生密封的粘合区域。粘合区域可用于在节点和结构之间施加粘合剂(例如胶、环氧树脂、热塑性塑料、热固性塑料等)以创建接合部。密封构件可以防止粘合剂从粘合区域泄漏出来，这可以允许接合部更有效地形成，并且可以提供看起来更干净的接合部。此外，当粘合剂固化时，密封构件可以将节点和结构保持分开期望的距离。由密封构件在节点和结构之间产生的距离可以被设计成防止或减少节点和结构之间的反应，例如电偶腐蚀。密封构件可以在粘合剂固化后保留，以帮助保护固化的粘合剂免受环境(例如空气、水等)的影响，这可以减少由环境因素引起的粘合剂的损坏或降解。根据密封构件的组成和设计，密封构件可以向接合部提供其他益处，例如增加刚性、柔性、耐用性等。
图2A-图2B示出了示例性节点201的两个视图。图2A示出了第一视图，图2B示出了节点201从其在第一视图中的位置旋转180度的视图。节点201可以包括：延伸到节点中的容纳部203，该容纳部可以容纳结构；用于将密封构件安置在容纳部中的密封界面205；以及用于粘合剂施加过程以将节点粘附到结构的两个通道(入口通道207和出口通道209)。在该示例中，容纳部203是由节点201中的节点表面211界定的孔洞，并且具有容纳器底部212。节点表面211可以包括密封界面205。在该示例中，密封界面205是能够将橡胶密封构件安置在节点表面211中的凹槽。入口通道207可以将节点表面211中的开口(入口孔口213)连接到节点201的外表面217中的开口(入口端口215)。同样，出口通道209可以将节点表面211中的开口(出口孔口219)连接到外表面217中的开口(出口端口221)。将端口定位于外表面(即节点的在结构插入后可触及到的表面)上可以允许容易地触及到端口。
在各实施例中，节点可以包括可以接纳隔离器的隔离器界面。隔离器可以保持节点的表面与插入到节点的容纳部中的结构的表面之间的期望距离。例如，诸如节点203的节点可以包括在诸如容纳器底部212的容纳器底部上的界面，在容纳器底部上还可以布置有诸如尼龙盘的隔离器。当一结构被插入到容纳部中时，容纳器底部上的尼龙盘可以防止该结构的端部接触容纳器底部，并且可以保持期望的分隔距离。保持分隔距离可能有助于减少或防止电偶腐蚀，特别是在节点和插入的结构由具有非常不同的电极电势的材料构成的接合部中。
图3A-图3B示出了示例性节点201的两个视图，其中密封构件301安置在密封界面205上。如同上面的图2A-图2B，图3A示出了第一视图，图3B示出了节点201从其在第一视图中的位置旋转180度的视图。密封界面205可以是适于将密封构件安置在节点的节点表面处的任何特征。在一些实施例中，密封界面可以包括节点表面本身的特征。例如，密封界面可以是节点表面的凹陷特征(例如凹槽)、节点表面的突出特征(例如突出唇缘)、或者节点表面的其它特征，例如节点表面的倒角边缘，节点表面的抛光部分等。例如，节点表面的倒角边缘和/或抛光部分可以用作用于密封构件的密封界面，该密封构件在将结构插入到容纳部之前附接到结构上，例如在图16A和图16B的示例中示出的。在这方面，当结构被插入到容纳部中时，平滑的节点表面可以有助于防止对密封构件的损坏，并且倒角边缘可以有助于将结构引导到最终位置。在一些实施例中，密封界面可以简单地是未精制的节点表面。在一些实施例中，密封界面可以是添加到节点表面的特征。例如，密封界面可以是施加到节点表面的粘合剂、焊接到节点表面的凸缘、插入容纳部中的保持套环等。
在图3A-图3B所示的示例中，密封界面205是节点表面211中的凹槽，并且密封构件301是插入凹槽中的橡胶密封件。密封构件301的一部分置于凹槽中，并且密封构件的一部分从凹槽突出到容纳部203中。密封构件的该突出部分可以在结构插入到容纳部中时与该结构接合，从而在它们之间形成密封。
图4A示出了示例性结构401，图4B示出了插入节点201的容纳部203中的结构。结构401可以是例如空间框架(例如交通工具底盘)中的连接结构。结构401可以由诸如金属、复合材料或诸如塑料、聚合物等的其他材料的材料形成。结构401具有结构表面403，该结构表面403可以具有被构造成装配到容纳部203中的形状，使得当该结构被插入容纳部中时，该结构表面与节点表面211相对。在这方面，不同的结构可以具有不同的形状，并且相应地，不同的节点可以具有不同形状的容纳部。例如，结构和节点容纳部可以具有基本上圆形、方形、椭圆形、六边形、不规则形状等。
在各种实施例中，节点容纳部可以围绕结构的周边延伸，例如在本实施例中，容纳部203是节点201中的孔洞。在各种实施例中，孔洞可以具有底部(即不完全延伸穿过节点)。在不同实施例中，孔洞可以完全延伸穿过节点。在各种实施例中，节点容纳部可以仅部分地围绕该结构的周边延伸，其示例在下面参考图14进行描述。
图4B示出了插入容纳部203中的结构401，还示出了该结构插入到容纳部中的方向405。当结构401插入容纳部203中时，结构表面403接触密封构件301，从而产生由结构表面、节点表面211和密封构件界定的空间。可以使用各种手动或自动方法将结构插入到节点中。例如，节点可以固定在固定装置中，并且该结构可以在粘合过程中被插入并允许在容纳部中浮动。使结构在固定的节点中浮动可以允许密封构件提供将结构定位在容纳部内的主要的力。以这种方式，例如，可以改善接合部的尺寸公差。当创建具有许多接合部的更大、更复杂的空间结构时，这种方法尤其有益，因为各个接合部中的定位误差加起来会在整个空间结构中产生更大的定位误差。
图5示出了插入到节点201中的结构401的更详细视图，并且特别示出了示例性密封的粘合区域501的细节，该粘合区域501通过将该结构插入到节点中而产生。应该注意，节点201和结构401在图5和随后的附图中用虚线表示，以提供相应的密封的粘合区域的更清晰的视图。另外，图5示出了节点201和结构401之间的密封的粘合区域501的视图，并且还示出了密封的粘合区域的无障碍放大视图，使得可以容易地看到密封的粘合区域的细节。
如上面参考图4B所述，当结构401插入容纳部203中时，结构表面403接触密封构件301，从而在结构表面、节点表面211和密封构件之间产生界定的空间；该空间在图5中显示为密封的粘合区域501。换句话说，密封的粘合区域501是由节点表面203、结构表面403和密封构件301的表面的一部分界定的空间，密封构件的表面的该部分在图5中被示为密封构件表面503。在该示例中，密封的粘合区域501是具有薄的矩形横截面的粘合区域，并且其围绕结构401的周边延伸，一端位于入口孔口213处，另一端位于出口孔口219处。
在这方面，可以看出，节点201的密封界面205和密封构件301被构造成围绕插入到容纳部203中的结构401的周边延伸，使得密封的粘合区域501围绕结构的周边延伸，其中，密封的粘合区域的第一端与密封的粘合区域的第二端相对。入口通道207通过入口孔口213连接到密封的粘合区域501，并靠近第一端，出口通道209通过出口孔口219连接到密封的粘合区域，并靠近第二端。以这种方式，例如，密封的粘合区域501的一端可以通过入口通道207向节点201的外表面217敞开，并且密封的粘合区域的另一端可以通过出口通道209向节点的外表面敞开。因此，密封的粘合区域501可以通过入口端口215和出口端口221进入，用于粘合剂施加过程，现在将参考图6-图11描述该过程。
图6-图11示出了用于将节点201粘附到结构401的粘合剂施加的示例性过程。如图6所示，粘合剂软管601可以连接到入口端口215。粘合剂软管601的另一端可以连接到粘合剂注射器603，粘合剂注射器603可以通过粘合剂软管注射粘合剂。同样，真空软管605可以连接到出口端口221。真空软管605的另一端可以连接到真空泵607，真空泵可以通过真空软管抽真空。
参考图7，真空泵607可操作以通过出口通道209在密封的粘合区域501中抽真空。抽空空气701可以通过密封的粘合区域501被抽出，并离开出口通道209，以在密封的粘合区域中建立真空。真空的质量可以刚好足以帮助粘合剂流动通过密封的粘合区域501。在各种实施例中，入口端口可以包括诸如阀的机构，该机构可以被关闭，以便在密封的粘合区域被抽真空时密封入口通道。在各种实施例中，入口端口可以是粘合剂软管可以附接到其上的简单的开口，并且粘合剂软管中的空气可以通过入口通道被抽吸，并与密封的粘合区域中的空气一起被抽出。
参考图8，粘合剂注射器603可操作以通过入口通道207将粘合剂801注入到密封的粘合区域501中。在各种实施例中，当粘合剂被注入到密封的粘合区域中时，真空泵可以继续操作，如果真空泵的功率不足以在密封的粘合区域中形成实质上的真空，这可能是有帮助的。在各种实施例中，出口端口可以包括诸如阀的机构，该机构可以被关闭，以便在注射粘合剂时密封出口通道。在各种实施例中，在密封的粘合区域中不抽真空，并且出口通道可以向大气敞开，以在注入粘合剂时允许空气从密封的粘合区域逸出。
图9示出了当粘合剂已经流动通过密封的粘合区域501的较多部分之后粘合剂801的注射。图10示出了在粘合剂已经行进通过了密封的粘合区域501的整个长度之后粘合剂801的注射。入口通道207与第一端的接近度和出口通道209与第二端的接近度可以在粘合剂施加过程期间刚好足以允许粘合剂801到达密封的粘合区域501的第一端和第二端。
图11示出了将节点201粘附到结构401的上述粘合剂施加过程的示例性最终产品，即接合部1101。在该示例中，填充材料1103沉积在入口通道207和出口通道209中，并且允许粘合剂801固化。在不同实施例中，填充材料不沉积在粘合剂和出口通道中，也就是说，通道保持敞开。
在不同实施例中，不使用真空泵。例如，可以使用粘合剂注射器通过入口端口施加粘合剂，而不使用真空泵，例如，使用注射器的正注射压力以使粘合剂流动通过粘合区域到达出口端口。在各种实施例中，可以通过将液体粘合剂倒入入口端口来施加粘合剂，例如，利用重力使粘合剂流动通过粘合区域到达出口端口。
在各种实施例中，密封构件可以被构造成满足接合部的特定设计要求。例如，密封构件可以在接合部的部件之间产生多种分隔距离。在各种实施例中，密封构件可以在部件之间产生更大的分隔距离，以便减少或防止部件之间的反应。例如，更大的分隔距离可能有助于减少或防止电偶腐蚀，特别是在相邻部件具有非常不同的电极电位的接合部中。密封构件可以由多种材料制成，例如橡胶、粘合剂、塑料等。密封构件的材料组成可以被设计成在施加粘合剂之前在节点和结构的组装期间提供特别的益处，例如提供接合部部件之间的运动灵活性，提供刚度以减少或防止接合部部件之间的运动。在施加粘合剂并随后固化粘合剂时，密封构件可以使接合部防水或不透水，并提高接合部对其他物质如油、油脂、灰尘等的抵抗力。在各种实施例中，密封构件可以将结构彼此隔离。例如，图15A-图15B示出了包括密封构件的示例，该密封构件设置在节点表面的底部处，使得该结构在插入到节点的容纳部中后搁置在密封构件上。以这种方式，例如，当节点和结构由不同的材料制成时，密封构件可以用作用于防止节点和结构之间的电偶腐蚀的措施。
图12、图13、图14、图15A-图15B和16A-图16B示出了各种其他示例性节点和节点-结构接合部。特别地，图12和图13示出了密封的粘合区域的部分可以在结构的插入方向上重叠的示例。图14示出了节点的容纳部可以是狭槽的示例。图15A-图15B示出了一种示例，其中，可以包括额外的密封构件，用于例如为粘合剂提供额外的保护，使其免受诸如灰尘、湿度等环境因素的影响。图16A-图16B示出了一种示例，其中密封构件可以包括附接到结构的部分，该部分可以被安置在节点表面的倒角边缘上。在不同的实施例中，整个密封构件都可以附接到该结构上。
应当注意，为了清楚起见，所附附图中的密封构件用实线表示。此外，图12-图14中的节点和结构由虚线表示，以提供这些实施例的密封的粘合区域的更清晰的视图。
图12示出了示例性实施例，其包括节点1201、结构1203和安置在密封界面1207上的密封构件1205。当结构沿插入方向1213插入节点的容纳部1211中时，节点1201、结构1203和密封构件1205可以装配在一起以形成密封的粘合区域1209。在该示例中，密封界面1207可以被构造为安置密封的粘合区域1209，使得密封的粘合区域的第一部分与密封的粘合区域的第二部分在插入方向1213上形成重叠部分1215。以这种方式，例如，重叠部分1215可以提供节点1201和结构1203之间的额外的附接强度。
特别地，密封界面1207可以被构造为围绕结构1203的周边延伸，使得密封的粘合区域1209的第一端的一部分与密封的粘合区域的第二端的一部分在插入方向1213上形成重叠部分1215。节点1201可以包括入口通道1217，该入口通道靠近第一端连接到密封的粘合区域1209，并且可以包括出口通道1219，该出口通道靠近第二端连接到密封的粘合区域。入口通道1217与第一端的接近度和出口通道1219与第二端的接近度可以在粘合剂施加过程(例如以上关于图6-图11所述的过程)期间刚好足以允许注射到入口通道中的粘合剂到达密封的粘合区域1209的第一端和第二端。
更具体地，入口通道1217可以将容纳部1211的节点表面1221中的开口连接到节点1201的外表面中的开口(未标记)，该节点1201具有类似于上面参考节点201描述的端口和入口。类似地，出口通道1219可以将节点表面1221中的开口连接到节点1201的外表面中的开口，该节点具有类似于上面参考节点201描述的端口和入口。
当结构1203被插入容纳部1211中时，该结构可以具有与节点表面1221相对的结构表面1223。当结构1203插入容纳部1211中时，结构表面1223接触密封构件1205，从而产生由结构表面、节点表面1221和密封构件界定的空间；该空间是密封的粘合区域1209。换句话说，密封的粘合区域1209是由节点表面1221、结构表面1223和密封构件1205的表面的一部分界定的空间，图12的在密封的粘合区域的无障碍放大视图中，密封构件的表面的该部分被示为密封构件表面1225。
在该示例中，密封的粘合区域1209是具有薄的矩形横截面并且围绕结构1203的周边延伸的粘合区域，其一端位于入口孔口1227处，入口孔口1227是节点表面1221中通向入口通道1217的开口，另一端位于出口孔口1229处，出口孔口1229是节点表面中通向出口通道1219的开口。此外，密封的粘合区域1209的第一部分与密封的粘合区域的第二部分在插入方向1213上形成重叠部分1215。
在这方面，可以看出，节点1201的密封界面1207和密封构件1205被构造成围绕插入到容纳部1211中的结构1203的周边延伸，使得密封的粘合区域1209围绕结构的周边延伸，其中，密封的粘合区域的第一端与密封的粘合区域的第二端相对。入口通道1217通过入口孔口1227连接到密封的粘合区域1209，并靠近第一端，出口通道1219通过出口孔口1229连接到密封的粘合区域，并靠近第二端。以这种方式，例如，密封的粘合区域1209的一端可以通过入口通道1217向节点1201的外表面敞开，并且密封的粘合区域的另一端可以通过出口通道1219向节点的外表面敞开。因此，密封的粘合区域1209可以通过入口通道1217的入口端口(未标记)和出口通道1219的出口端口(未标记)进入，用于粘合剂施加过程，例如上面参考图6-图11描述的示例过程。
图13示出了一种示例性实施例，其包括节点1301、结构1303和安置在密封界面1307上的密封构件1305。当结构沿插入方向1313插入节点的容纳部1311中时，节点1301、结构1303和密封构件1305可以装配在一起以形成密封的粘合区域1309。在该示例中，密封界面1307可以被构造为安置密封构件1305。密封构件包括围绕结构1303的顶部环部分1315、围绕结构的底部环部分1317以及从顶部环部分延伸到底部环部分并围绕结构螺旋的螺旋部分1318。以这种方式，例如，密封的粘合区域1309的多个部分可以在插入方向1313上彼此重叠。在该示例中，密封的粘合区域1309的每个部分都与密封的粘合区域的一个或两个其他部分重叠。以这种方式，例如，密封的粘合区域1309的重叠可以提供节点1301和结构1303之间的额外的附接强度。
节点1301可以包括入口通道1319，该入口通道连接到密封的粘合区域1309，其靠近密封的粘合区域的由顶部环部分1315界定的第一端；并且可以包括出口通道1321，该出口通道1321连接到密封的粘合区域，靠近密封的粘合区域的由底部环部分1317界定的第二端。入口通道1319与第一端的接近度和出口通道1321与第二端的接近度可以在粘合剂施加过程(例如以上关于图6-图11所述的过程)期间刚好足以允许注射到入口通道中的粘合剂到达密封的粘合区域1309的第一端和第二端。
更具体地，入口通道1319可以将容纳部1311的节点表面1323中的开口连接到节点1301的外表面(未标记)中的开口，该节点1301具有类似于上面参考节点201描述的端口和入口。类似地，出口通道1321可以将节点表面1323中的开口连接到节点1301的外表面中的开口，该节点1301具有类似于上面参考节点201描述的端口和入口。
当结构1303被插入容纳部1311中时，该结构可以具有与节点表面1323相对的结构表面1325。当结构1303插入容纳部1311中时，结构表面1325接触密封构件1305，从而产生由结构表面、节点表面1323和密封构件界定的空间；该空间是密封的粘合区域1309。换句话说，密封的粘合区域1309是由节点表面1323、结构表面1325和密封构件1305的表面的一部分界定的空间，在图13中的密封的粘合区域的无障碍放大视图中，密封构件的表面的该部分被示为密封构件表面1327。
在该示例中，密封的粘合区域1309是具有薄的矩形横截面的粘合区域，并且其以螺旋形式围绕结构1303的周边延伸。其中，该粘合区域的一端位于入口孔口1329处，入口孔口1329是节点表面1323中通向入口通道1319的开口；另一端位于出口孔口1331处，出口孔口是节点表面中通向出口通道1321的开口。
在这方面，可以看出，节点1301的密封界面1307和密封构件1305被构造成围绕结构1203的周边形成螺旋，并在螺旋的顶部和底部处形成边界，使得密封的粘合区域1309以螺旋形式围绕结构的周边延伸。其中，该密封的粘合区域的第一端在螺旋的顶部处，并且该密封的粘合区域的第二端在螺旋的底部处。入口通道1319通过入口孔口1329连接到密封的粘合区域1309，并靠近第一端，出口通道1321通过出口孔口1321连接到密封的粘合区域，并靠近第二端。以这种方式，例如，密封的粘合区域1309的一端可以通过入口通道1319向节点1301的外表面敞开，并且密封的粘合区域的另一端可以通过出口通道1321向节点的外表面敞开。因此，密封的粘合区域1309可以通过入口通道1319的入口端口(未标记)和出口通道1321的出口端口(未标记)进入，用于粘合剂施加过程，例如上面参考图6-图11描述的示例过程。图13包括示出粘合剂流1333穿过密封的粘合区域1309从入口孔口1329到出口孔口1331的方向的箭头。
图14示出了一种示例性实施例，其包括节点1401、结构1403和安置在密封界面1407上的密封构件1405。当结构1403插入容纳部1411中时，节点1401、该结构和密封构件1405可以装配在一起以形成密封的粘合区域1409。在该示例中，容纳部1411可以是节点1401中的狭槽。换句话说，容纳部1411仅部分地围绕结构1403的周边延伸。在该示例中，结构1403可以以不同的插入方向插入到节点1401中。
节点1401可以包括入口通道1419，该入口通道1419靠近密封的粘合区域的第一端连接到密封的粘合区域1409；并且可以包括出口通道1421，该出口通道1421靠近密封的粘合区域的第二端连接到密封的粘合区域。入口通道1419与第一端的接近度和出口通道1421与第二端的接近度可以在粘合剂施加过程(例如以上关于图6-图11所述的过程)期间刚好足以允许注射到入口通道中的粘合剂到达密封的粘合区域1409的第一端和第二端。
更具体地，入口通道1419可以将容纳部1411的节点表面1423中的开口连接到节点1401的外表面(未标记)中的开口。该节点1401具有类似于上面参考节点201描述的端口和入口。类似地，出口通道1421可以将节点表面1423中的开口连接到节点1401的外表面中的开口。该节点1401具有类似于上面参考节点201描述的端口和入口。
当结构1403被插入容纳部1411中时，该结构可以具有与节点表面1423相对的结构表面1425。当结构1403插入容纳部1411中时，结构表面1425接触密封构件1405，从而产生由结构表面、节点表面1423和密封构件界定的空间。该空间是密封的粘合区域1409。换句话说，密封的粘合区域1409是由节点表面1423、结构表面1425和密封构件1405的表面的一部分界定的空间。在图14中的密封的粘合区域的无障碍放大视图中，密封构件的表面的该部分被示为密封构件表面1427。
在该示例中，密封的粘合区域1409是具有薄的矩形横截面并且仅部分地围绕结构1403的周边延伸的粘合区域。该粘合区域的一端位于入口孔口1429处，入口孔口1429是节点表面1423中通向入口通道1419的开口；另一端位于出口孔口1431处，出口孔口1431是节点表面中通向出口通道1421的开口。入口通道1419通过入口孔口1429靠近密封的粘合区域的第一端连接到密封的粘合区域1409，出口通道1421通过出口孔口1421靠近密封的粘合区域的第二端连接到密封的粘合区域。以这种方式，例如，密封的粘合区域1409的一端可以通过入口通道1419向节点1401的外表面敞开，并且密封的粘合区域的另一端可以通过出口通道1421向节点的外表面敞开。因此，密封的粘合区域1409可以通过入口通道1419的入口端口(未标记)和出口通道1421的出口端口(未标记)进入，用于粘合剂施加过程，例如上面参考图6-图11描述的示例过程。图14包括示出粘合剂流1433穿过密封的粘合区域1409从入口孔口1429到出口孔口1431的方向的箭头。
图15A-图15B示出了包括节点1501、结构1503、密封构件1505和第二密封构件1506的示例性实施例。密封构件1505和第二密封构件1506可以安置在密封界面1507上。当该结构1503沿插入方向1513插入容纳部1511中时，节点1501、该结构和密封构件1505可以装配在一起以形成密封的粘合区域1509。在该示例中，密封构件1505可以包括围绕结构1503的顶部环部分1515和围绕结构的底部环部分1517。第二密封构件1506可以在节点1501和结构1503之间形成密封，以提供例如进一步保护粘合剂结合免受环境条件的影响、用于将结构插入到容纳部1511中的额外引导、增强成品接合部的刚度、用于保持节点和结构分离的刚性更好的结构等。
节点1501可以包括入口通道1519。该入口通道1519靠近密封的粘合区域的第一端连接到密封的粘合区域1509；并且可以包括出口通道1521，该出口通道1521靠近密封的粘合区域的第二端连接到密封的粘合区域。在这个示例中，密封的粘合区域1509具有两个分开的通道，用于粘合剂从入口通道1519流动到出口通道1521。这些通道在图15B中由密封的粘合区域1509中的粘合剂流动的第一路径1523和密封的粘合区域1509中的粘合剂流动的第二路径1525的箭头示出。入口通道1519与第一端的接近度和出口通道1521与第二端的接近度可以在粘合剂施加过程(例如以上关于图6-图11所述的过程)期间刚好足以允许注射到入口通道中的粘合剂到达密封的粘合区域1509的第一端和第二端。
图16A-图16B示出了一种示例性实施例，其包括节点1601、结构1603和安置在密封界面1607上的密封构件1605。当该结构1603沿插入方向1613插入节点1601的容纳部1611中时，节点1601、该结构和密封构件1605可以装配在一起以形成密封的粘合区域1609。在该示例中，密封构件1605可以包括位于结构1603上的顶部环部分1615。在不同的实施例中，例如，顶部环部分1615可以插入围绕结构1603的凹槽中、可以用粘合剂附接至结构、可以通过围绕结构的凸缘保持就位等。容纳部1611的表面可以包括倒角边缘1616，并且倒角边缘可以是密封界面1607的一部分。特别地，当结构1603插入容纳部1611中时，倒角边缘1616可以接纳顶部环部分1615，使得顶部环部分被安置在倒角边缘上。以这种方式，例如，倒角边缘1616和顶部环部分1615可以被构造成当结构1603已经到达容纳部1611中的期望位置时(此时，顶部环部分被安置在倒角边缘上)停止结构的插入。此外，倒角边缘1616可有助于将结构1603在容纳部1611内居中，因为在放置在安置位置中之前，顶部环部分1615由倒角边缘的构造引导。密封构件1605还可以包括位于节点1601的容纳部1611中的底部环部分1617。
节点1601可以包括入口通道1619，该入口通道1619靠近密封的粘合区域1609的第一端连接到密封的粘合区域；并且可以包括出口通道1621，该出口通道1621靠近密封的粘合区域的第二端连接到密封的粘合区域。在这个示例中，密封的粘合区域1609具有两个通道，用于粘合剂从入口通道1619流动到出口通道1621。这些通道在图16B中由密封的粘合区域1609中的粘合剂流动的第一路径1623和该密封的粘合区域中的粘合剂流动的第二路径1625的箭头示出。入口通道1619与第一端的接近度和出口通道1621与第二端的接近度可以在粘合剂注射过程(例如上面参照图6-图11所述的过程)期间刚好足以允许粘合剂的行进通过第一路径1623的部分基本上与粘合剂的行进通过第二路径1625的部分同时到达出口通道1621。
在不同实施例中，底部环部分可以定位在结构上，而不是在容纳部中。换句话说，顶部环部分和底部环部分都可以在结构插入到节点的容纳部之前定位在结构上。底部环部分可以例如插入到围绕该结构的凹槽中，可以通过粘合剂附接到该结构上，可以通过围绕该结构的凸缘保持就位等。底部环部分可以被构造成当该结构被插入到容纳部中时在容纳部的表面上滑动。当顶部环部分被安置在倒角边缘上时，底部环部分可以停止并安置在密封界面的其它部分上。例如，底部环部分可以搁置在节点表面的抛光部分上，可以滑入到节点表面的凹槽中并搁置在凹槽中，可以滑动以邻接节点表面上的凸缘并靠置在凸缘上，等等。
图17是示出将增材制造的节点粘附到结构的示例性过程的流程图。节点可以包括延伸到节点中的容纳部。密封构件可以布置(1701)在容纳部中，并且该结构可以插入(1702)到容纳部中。该结构可以包括与容纳部的表面相对的表面，从而可以在节点和结构之间形成粘合区域。粘合区域可以由容纳部的表面、结构的与节点表面相对的表面以及密封构件界定。
在一些实施例中，密封构件可以在将结构插入到容纳部之前布置在容纳部中。例如，在插入结构之前，密封构件可以被安置在容纳部的表面处的密封界面上，如图2A-图2B、图3A-图3B、图4A-图4B、图5、图12-图14以及图15A-图15B中示出的示例。
在一些实施例中，密封构件的一部分或整个密封构件可以在将结构插入到容纳部之前定位在结构上，如图16A-图16B所示的示例，其中，密封构件的一部分位于结构上。在这种情况下，在将该结构插入到容纳部中并在搁置在最终位置之后，密封构件可以布置在容纳部中。此时，密封构件可以安置在节点表面的密封界面上。在这方面，将密封构件布置(1701)在容纳部中以及将结构插入(1702)到容纳部中的时间顺序可以颠倒，即插入结构发生在将密封构件布置在容纳部中之前。
在一些实施例中，在将结构插入到容纳部中之前，密封构件的一部分可以附接到结构，并且密封构件的一部分可以布置在节点的容纳部中，如图16所示的示例。在这种情况下，认为布置和插入是以特定的时间顺序发生可能没有意义。因此，图17的流程图中的布置(1701)和插入(1702)不应被解释为以特定的时间顺序发生，而应被解释为包括用于实现密封构件在容纳部中的布置的各种方式。
一旦形成密封的粘合区域，就可以将粘合剂注射(1703)到密封的粘合区域中，以将节点粘附到结构上。在不同实施例中，可以在密封的粘合区域中产生真空以抽空密封的粘合区域，并且可以将粘合剂注射到被抽空的密封的粘合区域中。真空的质量可以刚好足以帮助粘合剂流动通过密封的粘合区域。在各种实施例中，产生真空可以包括通过从节点外延伸到密封的粘合区域的通道(例如，前述示例中描述的真空通道)抽空密封的粘合区域。在各种实施例中，注射粘合剂可以包括通过通道(例如，前述示例中描述的入口通道)注射粘合剂。在各种实施例中，出口通道和入口通道可以是同一通道。例如，真空泵可以附接到单个通道以抽空密封的粘合区域，该单个通道可以关闭。粘合剂注射器可以附接到该单个通道，该单个通道可以打开，并且粘合剂注射器可以将粘合剂注入到被抽空的密封的粘合区域。在不同的实施例中，真空通道和入口通道可以是分开的通道。
提供前面的描述以使本领域的任何技术人员都能够实践本文描述的各个方面。对于本领域技术人员来说，贯穿本公开呈现的这些示例性实施例的各种修改将是显而易见的。因此，权利要求书不意在被局限于贯穿本公开呈现的示例性实施例，而是被赋予与各语言权利要求一致的全部范围。本领域普通技术人员已知的或以后将会知道的对贯穿本公开描述的示例性实施例的要素的所有结构性和功能性等同物意在被权利要求书所包含。此外，本文公开的任何内容都不意在捐献于公众，无论这样的公开内容是否在权利要求中明确陈述。组合例如“A、B或C中的至少一个”、“A、B或C中的一个或更多个”、“A、B和C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或更多个”以及“A、B、C或其任意组合”包括A、B和/或C的任意组合，并且可以包括多个A、多个B和/或多个C。特别地，组合例如“A、B或C中的至少一个”、“A、B或C中的一个或更多个”“A、B和C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或更多个”以及“A、B、C或其任何组合”可以是仅A、仅B、仅C、A和B、A和C、B和C、或者A和B和C，其中，任何此类组合都可以包含A，B或C中的一个或更多个成员或者各个成员。任何权利要求要素都不得根据35U.S.C.§112(f)的规定进行解释或根据可适用的司法管辖区的类似法律进行解释，除非该要素明确使用短语“用于……手段”进行陈述，或在方法权利要求的情况下，该要素使用短语“用于……步骤”进行陈述。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
增材制造的节点，该节点具有延伸到该节点中的容纳部，该容纳部包括第一表面，并且该节点包括外表面、将外表面连接到第一表面的第一通道以及将外表面连接到第一表面的第二通道；
插入容纳部中的结构，该结构包括与第一表面相对的第二表面；
布置在节点和结构之间的密封构件，其中，节点和该结构之间的粘合区域由所述第一表面、第二表面以及该密封构件的表面界定，所述粘合区域围绕所述结构的周边延伸并且连接到第一通道和第二通道中的每一者，使得在所述结构插入所述容纳部的方向上，所述粘合区域的第一部分至少与所述粘合区域的第二部分重叠，所述第一通道靠近粘合区域的第一端连接到所述粘合区域，并且所述第二通道靠近粘合区域的第二端连接到所述粘合区域；以及
布置在所述粘合区域中的粘合剂，其中，粘合剂邻接密封构件表面并将所述第一表面附接到所述第二表面，
其中，所述密封构件包括围绕所述结构的第一密封构件部分、围绕所述结构的第二密封构件部分、以及从所述第一密封构件部分延伸至所述第二密封构件部分并螺旋围绕所述结构的第三密封构件部分，所述第一通道靠近所述第一密封构件部分连接到粘合区域，并且所述第二通道靠近所述第二密封构件部分连接到粘合区域。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
填充第一通道和第二通道的填充材料。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述容纳部包括孔洞。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述粘合区域被密闭地密封。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述粘合区域的第一端与所述粘合区域的第二端相对。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，在所述结构插入所述容纳部的方向上，所述粘合区域的第一端的一部分与所述粘合区域的第二端的一部分重叠。
7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
围绕所述结构的第二密封构件，其中，所述第二密封构件布置在所述粘合区域的外部。
8.根据权利要求7所述的装置，进一步包括：
围绕所述结构的第三密封构件，其中，所述第三密封构件布置在所述粘合区域的外部，并且所述粘合区域布置在所述第二密封构件和第三密封构件之间。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述节点的第一表面包括一个或更多个凹槽，并且，所述密封构件的一部分布置在所述一个或更多个凹槽中。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述密封构件包括附接到所述结构的密封件。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第一表面包括所述节点的倒角边缘，并且附接到所述结构的所述密封构件邻接所述倒角边缘。
12.一种增材制造的节点，包括：
延伸到所述节点中的容纳部的第一表面，所述容纳部被构造成接纳一结构的至少一部分，所述第一表面包括密封界面，所述密封界面被构造成将密封构件安置在所述第一表面和所述结构之间，以在所述节点和所述结构之间产生粘合区域，所述粘合区域围绕所述结构的周边延伸并由所述第一表面、所述结构和所述密封构件界定；
第二表面；以及
具有第一通道和第二通道的部分，所述第一通道将第二表面连接到第一表面，所述第二通道将第二表面连接到第一表面，所述第一通道和第二通道中的每一者被构造为连接到粘合区域，使得在所述结构插入所述容纳部的方向上，所述粘合区域的第一部分至少与所述粘合区域的第二部分重叠，所述第一通道靠近粘合区域的第一端连接到所述粘合区域，并且所述第二通道靠近粘合区域的第二端连接到所述粘合区域，
其中，所述密封界面包括第一表面的被构造为将第一密封构件部分安置在所述结构周围的一部分、第一表面的被构造为将第二密封构件部分安置在所述结构周围的一部分、以及第一表面的被构造为安置从所述第一密封构件部分延伸到所述第二密封构件部分并螺旋围绕所述结构的第三密封构件部分的一部分，使得所述第一通道被构造成靠近第一密封构件部分连接到粘合区域，并且所述第二通道被构造成靠近第二密封构件部分连接到粘合区域。
13.根据权利要求12所述的节点，其中，所述容纳部包括孔洞。
14.根据权利要求12所述的节点，其中，所述粘合区域的第一端与所述粘合区域的第二端相对。
15.根据权利要求12所述的节点，其中，所述密封界面进一步被构造为使得在所述结构插入所述容纳部的方向上，所述粘合区域的第一端的一部分与所述粘合区域的第二端的一部分重叠。
16.根据权利要求12所述的节点，其中，所述密封界面包括所述第一表面的被构造成围绕所述结构安置第二密封构件的一部分，其中，所述第二密封构件被布置在所述粘合区域的外部。
17.根据权利要求16所述的节点，其中，所述密封界面进一步包括所述第一表面的被构造成围绕所述结构安置第三密封构件的一部分，其中，所述第三密封构件被布置在所述粘合区域外部，并且所述粘合区域布置在所述第二密封构件和第三密封构件之间。
18.根据权利要求12所述的节点，其中，所述密封界面包括所述第一表面的具有被构造为容纳所述密封构件的一部分的凹槽的一部分。
19.根据权利要求12所述的节点，其中，所述密封界面包括所述第一表面的被构造为容纳附接到所述结构的密封件的一部分。
20.根据权利要求19所述的节点，其中，所述第一表面的被构造为容纳附接到所述结构的密封件的所述部分包括倒角边缘。
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