CN112520068A - 增材制造航天器面板的方法及航天器面板 - Google Patents

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尼克勒·黛安娜·舍恩博恩
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Abstract

一种增材制造航天器面板的方法，包括打印第一蒙皮以及与所述第一蒙皮间隔开的第二蒙皮。所述方法还包括打印将所述第一蒙皮连接到所述第二蒙皮的第一桁架结构。

Description

增材制造航天器面板的方法及航天器面板
技术领域
本申请涉及一种增材制造航天器面板的方法及航天器面板。
背景技术
太空为诸如卫星的航天器呈现了独特的敌对环境。除了破坏性辐射和轨道碎片撞击的危险之外，热管理特别具有挑战性。许多航天器由诸如坚固且轻便的夹心结构面板的复合材料构成。然而，这样的面板通常包括结合在两个薄蒙皮之间的芯材料，这导致了高的热阻。复合夹心结构面板的制造还会是昂贵的且劳动密集的。工具的包装和取出、各个板层的精确放置以及固化和铺设的多个阶段均需要大量的时间和触摸劳动。对于诸如屏蔽和加固的局部特征，在生产后附接单独的部件，从而需要更多的费用和劳动力。
作为一种以相对低的成本快速生产的方法，增材制造(AM)在许多行业中得到迅速普及。AM(有时也称为3D打印)可以用于通过递增地构建物体而从3D模型创建实体物体。AM通常应用原材料，所述原材料然后选择性地连接或熔接以创建期望的物体。原材料通常以层的形式施加，其中，各个层的厚度可以取决于所使用的特定技术。
通常，原材料呈颗粒或粉末的形式，被施加为层，然后通过热源选择性地熔化。在许多情况下，这样的材料的床(bed)的上表面熔化，然后，行进的工件略微降低到床身本身中。然后，新的原材料层被施加到床，下一层熔接到前一层上。颗粒状原材料可包括例如热塑性聚合物、金属粉末、金属合金粉末或陶瓷粉末，其可使用诸如扫描激光或扫描电子束的计算机控制热源来熔接。示例性方法包括选择性激光熔融(SLM)、直接金属激光烧结(DMLS)、选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积建模(FDM)和电子束熔化(EBM)等。
用于减材制造或复合层压构造的传统部件设计对于AM而言可能是效率低下的、甚至是不能实行的。取决于所使用的工艺和材料，未支撑的特征可能会塌陷，细微的特征可能会变得不够清晰，和/或可能会发生翘曲和破裂。需要在能够有效利用AM方法的同时保持传统部件的功能性的新设计。
发明内容
本公开提供与增材制造的航天器面板有关的系统、设备和方法。在一些示例中，增材制造航天器面板的方法可以包括打印第一蒙皮以及与第一蒙皮间隔开的第二蒙皮。所述方法还可以包括打印将第一蒙皮连接到第二蒙皮的第一桁架结构。
在一些示例中，航天器面板可以包括第一蒙皮以及与第一蒙皮间隔开的第二蒙皮。面板还可以包括将第一蒙皮连接到第二蒙皮的第一桁架结构。第一蒙皮、第二蒙皮和第一桁架结构可以形成单个增材制造单元。
在一些示例中，航天器可以包括主体。主体可以包括多个增材制造的面板。每个面板可以包括第一蒙皮、第二蒙皮和桁架结构。第二蒙皮可以与第一蒙皮间隔开，并且桁架结构可以将第一蒙皮连接到第二蒙皮。第一蒙皮、第二蒙皮和桁架结构可以形成单个增材制造单元。
特征、功能和优点可以在本公开的各个示例中独立地实现，或者可以在其他示例中组合，其进一步的细节可以参考下面的描述和附图见到。
附图说明
图1是根据本公开的方面的包括增材制造的桁架面板的示例性航天器的示意图。
图2是另一示例性增材制造的航天器面板的等轴视图。
图3是图2的面板的一部分的正视图。
图4是图2的面板的芯结构的等轴视图。
图5是沿着线5-5的图2的面板的截面图。
图6是另一示例性增材制造的航天器面板的正视图。
图7是图6的面板的芯结构的等轴视图。
图8是具有附加的蒙皮和桁架结构的另一示例性增材制造的航天器面板的正视图。
图9是具有芯密度变化的图8的面板的正视图。
图10是具有局部增厚的蒙皮的图8的面板的正视图。
图11是具有封闭结构的图8的面板的正视图。
图12是从正交方向看的图11的面板的正视图。
图13是具有集成的进入孔的图8的面板的正视图。
图14是图13的面板的等轴视图。
图15是具有多个集成的安装孔的图8的面板的正视图。
图16是图15的面板的等轴视图。
图17是具有嵌入在第一蒙皮中的内部通道的图8的面板的等轴视图。
图18是描绘增材制造的示例性方法的步骤的流程图。
图19是示例性增材制造设备的示意图。
图20是描绘根据本教导的增材制造航天器面板的示例性方法的步骤的流程图。
具体实施方式
下面描述并且在附图中示出具有桁架结构的增材制造的航天器面板的各个方面和示例以及相关方法。除非另有说明，否则根据本教导的增材制造的航天器面板和/或其各种组件可以(但不要求)包含在本文中描述、示出和/或并入的结构、组件、功能和/或变型中的至少一个。此外，除非明确地排除，否则结合本教导而在本文中描述、示出和/或并入的工艺步骤、结构、组件、功能和/或变型可以被包括在其他相似装置和方法中，从而包括在所公开的示例之间是可互换的。下面描述的各个示例本质上仅是示例性的，绝不意在于限制本公开、其应用或用途。此外，通过以下描述的示例提供的优点本质上是示例性的，并且并非所有示例都提供相同的优点或相同程度的优点。
本详细描述包括紧随其后的以下部分：(1)概述；(2)示例、组件和替代方案；(3)示例性组合和附加示例；(4)优点、特征和益处；(5)结论。“示例、组件和替代方案”部分进一步被分为小节A至E，小节A至E中的每个相应地标记。
概述
一般地，根据本教导的增材制造的航天器面板可以包括通过桁架结构连接的两个蒙皮。面板可以是单个增材制造的单元。面板也可以被描述为具有通过芯连接的两个面片的夹心结构或夹心结构复合材料。
图1是示例性航天器102的示意图。在本示例中，航天器102被描绘为通信卫星。在一些示例中，航天器可以是天文空间天文台、运载火箭、轨道空间站和/或任何太空飞行器。航天器具有主体或主要结构104，所述主体或主要结构包括一个或多个增材制造的桁架面板，所述桁架面板包括面板100。这样的桁架面板可用于航天器102的内部或外部结构，和/或可用于辅助结构、可拆卸模块、设备壳体和/或航天器的任何适当结构。一个或多个增材制造的桁架面板可包括为空间环境的挑战而构造的特征。
面板100包括第一蒙皮110、第二蒙皮112和桁架结构114。第一蒙皮110与第二蒙皮112间隔开，并且两个蒙皮是平行的。在图1中，面板100被描绘为具有端部，但是在本示例中，面板和蒙皮中的每个可以理解为具有平面范围。在一些示例中，第一蒙皮和第二蒙皮可以具有曲率和/或更复杂的几何形状。桁架结构114连接到第一蒙皮110和第二蒙皮112。第一蒙皮和第二蒙皮又通过桁架结构连接。
桁架结构114包括芯结构116的阵列。每个芯结构可以包括具有任何适当几何形状的桁架构件的框架。芯结构的几何形状在面板100上可以是均匀的，或者可以根据面板中的位置而变化。例如，芯结构116可以根据面板100的预期的非均匀负载而变化，和/或芯结构可以根据蒙皮110、112的曲率而变化。芯结构可以以栅格、重复图案和/或以任何有效方式布置。
面板100可以被增材制造或打印为单个整体结构。面板也可以描述为整体的。换句话说，蒙皮110、112和桁架结构114可以被打印在一起，并且面板可以由打印材料形成而没有接头或接缝。面板100可以具有构建轴线。在打印面板时，材料层可以沉积在垂直于构建轴线的平面上。在一些示例中，构建轴线可以平行于蒙皮110、112的平面范围。在这样的示例中，面板也可以被描述为在竖直定向上被打印有蒙皮110、112。因此，在这样的示例中，蒙皮110、112和桁架结构114可以全部同时打印而不是顺序打印。
每个芯结构116的桁架构件可以相对于构建轴线定向和/或成形，使得桁架构件在打印期间是自支撑的。也就是说，每个芯结构116可以被打印，而不需要辅助支撑或在打印之后去除支撑材料。例如，桁架构件可以相对于构建轴线以不大于四十五度的角度延伸。在一些示例中，面板100可以包括附加的结构和/或特征。在这样的示例中，每个结构和/或特征可以被定向、成形和/或构造为在打印期间是自支撑的。面板100可以被构造为用于制造，而无需打印之后的诸如机加工的后处理。
面板100可以根据预期用途、结构功能和/或在航天器内的布置来定制。增材制造可以允许面板的设计的灵活性以及局部特征的合并。例如，面板100可以包括用于结构加强、热扩散或散热的局部增厚。对于另一示例，面板100可以包括诸如紧固件接合结构的集成导体和/或附接特征。对于另一示例，桁架结构114可以被构造为提高对预期的主要负载模式的抵抗，或者可以是不均一的，以匹配预期的负载不均一性。设计的灵活性和局部特征对于航天器面板以及诸如辐射、微流星体和轨道碎片(MMOD)撞击的太空环境挑战以及热条件可以是尤其重要的。
示例、部件和替代方案
下面的部分描述示例性增材制造的航天器面板以及相关系统和/或方法的所选的方面。这些部分中的示例意在于说明，而不应解释为限制本公开的整个范围。每个部分可以包括一个或多个不同的示例、和/或上下文或相关的信息、功能和/或结构。
A.示例性锥体桁架航天器面板
如图2-图5中所示，该部分描述示例性锥体桁架航天器面板200。桁架面板200是如上所述的增材制造的桁架面板的示例。桁架面板200包括第一蒙皮210和第二蒙皮212。第一蒙皮和第二蒙皮通过桁架结构214连接。如以下进一步描述的，蒙皮和桁架结构中的每个可以根据桁架面板200的期望性质而被成形、特征化和/或构造。桁架面板200可以被构造为用于任何航天器。例如，桁架面板可以用作结构组件、用作热管理系统的一部分、用作辐射屏蔽和/或用作微流星体和轨道碎片(MMOD)屏蔽。
桁架面板200可以包括适合于增材制造的任何一种材料或多种材料。在本示例中，面板包括激光烧结金属合金并且通过直接激光金属烧结来制造。铝合金可以提供有利的强度重量比，并提供有效的热辐射和/或热排出。蒙皮210、212和桁架214作为集成的金属结构制造可以通过去除由传统地制造的夹心面板中的粘合材料引起的阻抗而改善面板的热性能和热排出。这样的热性质对于空间环境中的热管理可以是尤其有利的。
在本示例中，桁架面板200为约半英寸厚，并且为3.5英寸宽×6英寸长。面板尺寸可受到在面板的制造中所使用的设备的容量的限制。为了形成具有超出所选的增材制造设备的容量的期望尺寸的面板，诸如桁架面板200的多个面板可以分开打印并且接合在一起。例如，如本文中所述，桁架面板200可以被焊接、结合和/或紧固到另一面板。
如图2中所示，蒙皮210、212中的每个是平坦的并且是矩形的。每个蒙皮具有外表面218和平行的内表面220。第一蒙皮210平行于第二蒙皮212。在本示例中，每个蒙皮整体具有均匀的厚度，并且两个蒙皮是相同的。每个蒙皮的厚度为约0.02英寸。在一些示例中，如在下面的部分C中进一步讨论的，一个或两个蒙皮的厚度可以变化和/或一个蒙皮的厚度可以比另一个蒙皮的厚度大。
面板200具有平行于蒙皮210、212延伸的主轴线222。在本示例中，主轴线222平行于蒙皮的矩形形状的较长边。面板200根据主轴线222被增材制造，所述主轴线也可以被描述为构建轴线或竖直轴线。换句话说，面板可以被打印为使得主轴线222与增材制造设备的构建方向对准。例如，面板200可以通过与构建板平行地沉积材料层而被打印到构建板上。在这样的示例中，面板200可以以垂直于构建板的主轴线222打印。
因为主轴线222平行于蒙皮210、212，所以蒙皮可以被描述为竖直打印。第一蒙皮210和第二蒙皮212的外表面218和内表面220中的每个可以在整个打印中在构建方向上延伸。这样的定向可以允许蒙皮在没有辅助支撑的情况下被打印，并且具有良好的表面光洁度以及具有有限的翘曲。这样的定向还可以减小面板200的占用面积尺寸。增材制造设备或3D打印机通常具有有限的打印区域。例如，打印机可具有有限的构建板表面面积。在打印期间使面板200竖直定向可以通过在单个沉积过程中允许同时打印多个面板来提高效率。
面板200的桁架结构214在图3-图5中更详细地描绘。桁架结构包括在节点226之间延伸的多个桁架构件224。如图3中所示，每个桁架构件在第一蒙皮210的内表面220上的节点与第二蒙皮212的内表面上的节点之间延伸。每个桁架构件224可以呈大致柱形的形状。
在本示例中，桁架结构214还包括多个三角形加强件228。每个加强件设置在第一蒙皮210或第二蒙皮212的内表面220上。在本示例中，每个加强件的最大厚度为约0.04英寸，或者蒙皮210、212的厚度的两倍。加强件228的最大厚度也大致等于桁架构件224的直径。加强件228和桁架构件224可具有任何期望的厚度或直径。可以根据面板200的期望的结构性质来选择加强件和/或桁架构件的尺寸。
每个节点226位于加强件处。加强件228可以改善蒙皮210、212的诸如刚度和屈曲稳定性的结构性质，并且可以加强桁架构件224与蒙皮之间的连接。包括加强件可以允许减小蒙皮的厚度而不牺牲期望的结构性质。减小面板的蒙皮或其他部分的厚度可以减少面板200的整体重量、材料成本和打印时间。加强件的三角形截面形状可以利用有限的材料提供蒙皮210、212的有效加强。加强件还可以改善薄的蒙皮的可打印性。换句话说，加强件可以减少或防止可能在增材制造薄的或纤弱的结构时发生的诸如翘曲或破裂的不利结果。
加强件228被构造为在面板200的打印期间是自支撑的。更具体地，加强件的三角形截面形状被成形和定向为允许自支撑。除了主轴线222之外，面板200还具有副轴线230。主轴线222也可以被描述为竖直轴线，副轴线230也可以被描述为水平轴线。副轴线230垂直于主轴线222以及垂直于蒙皮210、212。如图3中所示，加强件228的三角形截面形状的每个边相对于副轴线230以加强件角度232延伸。角度232可以为至少35度。在所描绘的示例中，角度232为约40度。
在本示例中，加强件228具有等腰三角形形状，角度232在每个边上匹配。在一些示例中，加强件可以具有不等边三角形或其他形状。在这样的示例中，加强件的相对于面板200的构建定向的面向下的表面可以相对于副轴线230形成至少35度的角度。
桁架结构214包括布置为栅格或阵列的多个芯锥体框架234。图4示出第一芯锥体236。芯锥体236包括四个桁架构件224。每个桁架构件从单独的基底节点238延伸到单个公共上节点240。基底节点238设置在通过加强件228的四个部分形成的正方形的角部处。加强件的附加部分从上节点240延伸。
如图3中所示，第一芯锥体236被描绘为以第一蒙皮210上的基底节点238和第二蒙皮212上的上节点240来定向。每个芯锥体234可被描述为具有在第一蒙皮处的基底以及在第二蒙皮处的顶点。替代地，桁架结构214的桁架构件224可以被视为属于芯锥体的阵列，每个芯锥体均具有在第二蒙皮处的基底以及在第一蒙皮处的顶点。面板200可因此具有对负载的对称响应。
每个芯锥体234被构造为在打印期间是自支撑的。更具体地，芯锥体的桁架构件224均以被选择为允许自支撑的角度延伸。示出在桁架构件224和副轴线230之间的第一桁架角度242。第一桁架角度242位于由面板200的主轴线和副轴线限定的平面中。在垂直于主轴线但包括副轴线的平面中在桁架构件224与副轴线230之间还限定第二桁架角度(未示出)。
每个桁架角度可以为至少35度且不大于50度。35度或更大的角度可允许在没有辅助支撑的情况下打印桁架构件。另一方面，不大于50度的角度可确保通过桁架构件形成的桁架足够坚固。在本示例中，芯锥体236具有正方形的基底，因此第一桁架角度和第二桁架角度相等。在本示例中，桁架角度均为40度。
每个芯锥体234也可以根据面板200的期望的结构性质来构造。例如，第一桁架角度和/或第二桁架角度可以增大或减小，以将面板调整到期望的刚度。对于另一示例，每个桁架构件224的直径可以增大以提高面板强度，或者可以减小以减小面板整体重量。
图5是面板200的截面图，示出芯锥体234的棋盘格状图案和加强件228的偏移栅格图案。第一蒙皮210在没有间隙或重叠的情况下被芯锥体的阵列覆盖，并且每个芯锥体的基底沿着第一蒙皮210的加强件228与相邻的芯锥体的基底相交(meet，接触)。每个芯锥体234与相邻的芯锥体共用基底节点238。在侧边缘244处，芯锥体234被截断，并且均仅包括两个桁架构件224。
第一蒙皮210上的多个加强件228形成第一正方形栅格246。第二蒙皮212(见图3)上的多个加强件228形成第二正方形栅格248。每个正方形栅格包括第一多个平行的加强件以及与第一多个平行的加强件交叉且与第一多个平行的加强件正交的第二多个平行的加强件。第一正方形栅格246和第二正方形栅格248彼此偏移，使得第一正方形栅格246的交叉点与第二正方形栅格248的栅格正方形的中心竖直对准。第一正方形栅格246的交叉点与基底节点238重合，第二正方形栅格248的交叉点与芯锥体234的上节点240重合。
B.示例性十字桁架航天器面板
如图6和图7中所示，该部分描述示例性交叉桁架航天器面板300。如上所述，桁架面板300是增材制造的桁架面板的示例。桁架面板300包括第一蒙皮310和第二蒙皮312。第一蒙皮和第二蒙皮通过桁架结构314连接。桁架结构314可以被构造为提高面板300的所选的强度值，诸如抗剪切、抗拉力或抗屈曲。在本示例中，桁架结构314被构造为用于抵抗屈曲载荷。
蒙皮310、312中的每个是平坦的并且是矩形的，具有内表面320。第一蒙皮310平行于第二蒙皮312。桁架结构314包括在节点326之间延伸的多个十字或X形桁架构件324。如图6中所示，每个桁架构件在第一蒙皮310的内表面320上的一对节点与第二蒙皮312的内表面的一对节点之间延伸。每个桁架构件324包括均呈大致柱形形状的四个腿状件325。每个腿状件325从节点326延伸到桁架构件的中心连接区域327。
在本示例中，桁架结构314还包括多个圆形凸台328。每个凸台从第一蒙皮310或第二蒙皮312的内表面320垂直地延伸。每个凸台的周向边缘被倒角，以提高可打印性和凸台的自支撑。凸台位于节点326中的每个节点处。凸台可以促进并加强桁架构件324与蒙皮310、312之间的连接。
桁架结构314包括布置为栅格或阵列的多个芯盒框架334。图7示出第一芯盒336。芯盒336包括布置为正方形盒形状的四个桁架构件324，并且每个桁架构件形成盒的一侧。节点326限定盒形状的角部。两个桁架构件324中的每个的一个腿状件325在每个节点处相交。
芯盒334可被描述为在桁架结构314中重叠。也就是说，芯盒336可被描述为与四个相邻的芯盒中的相应一个共用四个桁架构件324中的每一个。桁架结构314也可以描述为包括多个十字形的柱形桁架构件。这样的柱形桁架构件中的每个可被描述为在第一蒙皮310上的节点326与第二蒙皮312上的节点之间对角地延伸。
每个芯盒334被构造为在打印期间是自支撑的。更具体地，芯盒的腿状件325均以被选择为允许自支撑的角度延伸。如图6中所示，每个腿状件325与面板300的副轴线330限定桁架角度342。副轴线330可以垂直于面板300的构建方向，并且可以被描述为水平轴线。每个桁架角度可以为至少35度。在本示例中，芯盒334的侧面为正方形，并且每个桁架构件324的腿状件325的桁架角度相等。在一些示例中，桁架构件324可以形成芯盒334的矩形侧面，并且桁架角度在腿状件之间可以不同。在本示例中，每个腿状件325的桁架角度342均为45度。
C.示例性桁架面板特征
如图8-图17中所示，该部分描述示例性桁架面板400的可能特征的多个示例。如上所述，桁架面板400是增材制造的桁架面板的示例。
桁架面板400包括第一蒙皮410和第二蒙皮412。第一蒙皮和第二蒙皮通过第一桁架结构414连接。蒙皮410、412中的每个是平坦的并且是矩形的，具有外表面418和内表面420。第一蒙皮410平行于第二蒙皮412。
桁架结构414包括在节点426之间延伸的多个桁架构件424。每个桁架构件424在第一蒙皮410的内表面420上的节点与第二蒙皮412的内表面上的节点之间延伸。每个桁架构件424可以呈大致柱形形状。桁架结构414包括多个芯锥体框架434，所述多个芯锥体框架均由四个桁架构件424形成，并且布置为栅格、阵列和/或棋盘状。
在本示例中，桁架结构414还包括多个圆形凸台428。每个凸台从第一蒙皮410或第二蒙皮412的内表面420垂直地延伸。每个凸台的周向边缘被倒角，以提高可打印性和凸台的自支撑。凸台位于节点426的每个处。凸台可以促进并加强桁架构件424与蒙皮410、412之间的连接。
图8示出面板400，其通过添加第三蒙皮450和第二桁架结构452来定制，以增加强度和刚度。第三蒙皮450是平坦的并且是矩形的，并且平行于第二蒙皮412但与第二蒙皮412隔开。第三蒙皮具有外表层418和平行的内表面420。在本示例中，第三蒙皮450整个具有均匀的厚度，并且第一蒙皮、第二蒙皮和第三蒙皮是相同的。每个蒙皮具有约0.02英寸的厚度。
第三蒙皮450通过第二桁架结构452连接到第二蒙皮412。第二蒙皮412夹在第二桁架结构452与第一桁架结构414之间。第一蒙皮410的外表面418和第三蒙皮450的外表面418形成桁架面板400的外表面。
在本示例中，第二桁架结构452与第一桁架结构414基本相同，并且也包括在节点426之间延伸的多个桁架构件424。每个桁架构件424在第二蒙皮412的外表面418上的节点与第三蒙皮450的内表面420上的节点之间延伸。第二桁架结构452包括多个芯锥体框架434，所述多个芯锥体框架均由四个桁架构件424形成，并且布置为栅格、阵列和/或棋盘状。
在本示例中，第二蒙皮412的外表面418上的节点426与第二蒙皮的内表面420上的节点426对准。第一桁架结构414的芯锥体框架434与第二桁架结构452的芯锥体框架对准。第一桁架结构和第二桁架结构的芯框架的相对对准可被选择为提供桁架之间的期望的结构加强或其他结构相互作用。
在一些示例中，第三蒙皮450可以不同于第二蒙皮412和/或第一蒙皮410。在一些示例中，第二桁架结构452可以不同于第一桁架结构414。第三蒙皮450可以具有任何期望的厚度和/或曲率，第二桁架结构452可以具有任何期望的几何形状。例如，第二桁架结构452可以包括如示例B中所述的多个芯盒框架。在一些示例中，面板400还可以包括附加的蒙皮和桁架结构。
面板400中包括第三蒙皮450和第二桁架结构452可以增大面板的惯性矩，同时保持屈曲稳定性。对于微流星体和轨道碎片(MMOD)或其他冲击屏蔽而言，这样的修改可以是特别期望的。这样的修改也可以用于增大面板400的厚度而不降低所期望的结构性质、诸如屈曲稳定性。
图9示出针对具有可变芯密度的局部刚度而调整的面板400。在所描绘的示例中，面板400包括第一区域453和第二区域455。每个区域包括第一蒙皮410、第二蒙皮412和桁架结构414的一部分。在第一区域453中，桁架结构414具有第一芯构造454，在第二区域455中，桁架结构414具有第二芯构造456。第一区域453和第二区域455在第一芯构造与第二芯构造之间的界面458处相交。
在第一芯构造454中，芯锥体434具有第一密度。在第二芯构造456中，芯锥体434具有较高的第二密度。换句话说，桁架结构414的每个芯锥体434具有基底跨度尺寸。在第一区域中，芯锥体具有第一基底跨度尺寸AA，在第二区域中，芯锥体具有第二基底跨度尺寸BB。第一基底跨度尺寸大于第二基底跨度尺寸。
在本示例中，芯锥体434均具有正方形的基底。因此，在每个区域453、455内，芯密度可以理解为在与蒙皮410、412的平面平行的每个方向上相等。在一些示例中，桁架结构414可以包括具有矩形基底的芯锥体和/或其他几何形状的芯结构。在这样的示例中，基底跨度尺寸以及由此的芯结构的密度可以根据方向而不同。
在本示例中，界面458可以理解为在面板400上线性延伸。区域453、455中的每个可以构成面板400的矩形部分。在一些示例中，区域可以具有非线性界面和/或任何期望的形状。例如，第一区域453可以具有大致圆形形状，并且可以被第二区域455围绕。界面458可以定位成沿着各个芯结构之间的边界，使得芯结构不被界面分开。
第二区域455的相对于第一区域453的更大密度可以提供附加的刚度。然而，增大的刚度可能具有增大的重量和材料成本的权衡。使密度在面板400上变化可以允许面板的刚度被局部调整。例如，桁架芯结构的密度可以在预期承受更强或更频繁的负载的区域中增大，而密度可以在预期承受有限的负载的区域中减小。
图10示出具有蒙皮410、412的局部增厚的面板400。在所描绘的示例中，面板400包括加强区域457。区域被示出为包括第一蒙皮410和第二蒙皮412二者的相应增厚。在一些示例中，加强区域可以包括蒙皮中的仅一个蒙皮的增厚，或者蒙皮可以增厚至不同程度。
在加强区域457的外侧，第二蒙皮412具有厚度CC。在加强区域内，第二蒙皮412具有增大的厚度DD。增大的厚度相对于蒙皮向内延伸，使得第二蒙皮412的外表面418整体保持平坦。在加强区域457的外边界处，蒙皮包括倒角459，以在两个厚度之间提供逐渐的过渡。倒角459可以被构造为允许在没有辅助支撑的情况下打印加强区域457。加强区域457还包括第一蒙皮410的相配的增厚。
在本示例中，加强区域457可以理解为呈大致正方形形状。在一些示例中，区域可以具有非线性边界和任何期望的形状。例如，加强区域可以是矩形的、圆形的和/或被成形为在将面板组装成结构之后与邻近面板的结构相符。
加强区域457可以代替通常包括附接到夹心面板的单独的金属片或其他材料片的屏蔽件。例如，区域可以被构造为用于电子器件的辐射屏蔽。在这样的示例中，加强区域457可以被成形为匹配屏蔽的电子器件。加强区域457附加地或替代地被构造为用于热管理目的。例如，加强区域457可以从电子设备的热输出区域延伸到面板的周围部分中，以便于由设备产生的热量的散布和排出。
加强区域457可以附加地或替代地被构造为用于面板400的结构加强。例如，该区域可以是用于焊接到另一面板的邻近面板的边缘的细条带。加强区域可以补偿焊接结合的热影响区域中的强度损失。对于另一示例，加强区域可以在第二蒙皮412的相当大的面积上延伸，以用作集成的加倍装置(doubler)。这样的加倍可以提供增大的面板强度。
图11和图12示出具有集成的封闭壁的面板400。集成的封闭壁可以代替通常紧固到夹心面板的单独的封闭壁。在所描绘的示例中，面板400在四个边缘中的每个上包括封闭部。相对于构建定向或构建轴线，面板400可被描述为包括上封闭壁460、下封闭壁462和两个侧封闭壁464。
图11是沿着与构建轴线平行的平面截取的面板400的截面图，并且示出上封闭壁和下封闭壁的截面形状。下封闭壁462可以包括面板400的第一打印层，并且可以直接沉积到构建面板的支撑件上。因此，下封闭壁462是平坦的并且垂直于构建轴线和蒙皮410、412。相比之下，上封闭壁460可以包括面板400的最终打印层。因此，为了在没有辅助支撑的情况下进行打印，上封闭壁具有拱形形状、倒角形状或倒V形状。
图12是沿着与构建轴线垂直的平面截取的面板400的截面图，并且示出侧封闭壁的截面形状。每个侧封闭壁464可以平行于面板的构建轴线延伸。因此，侧封闭壁大体是平坦的。侧封闭壁在每个角部处包括小的斜削角或倒角，在所述每个角部处，侧封闭壁连接到下封闭壁462和上封闭壁460。
在本示例中，每个封闭壁在面板400的对应边缘的整个长度上延伸。在一些示例中，封闭壁可以仅在面板的长度的一部分上延伸和/或可以包括破裂部、开口或孔口。在一些示例中，面板400可以仅包括封闭壁中的一个、两个或三个。面板400可以被设计、构造和/或利用为使得可以利用由封闭壁产生的附加的局部刚度和/或强度。例如，面板400可以安装成上封闭壁460接近最大预期负载的区域的结构，以利用由上封闭壁中包括的附加材料产生的刚度。
图13和图14示出具有集成的进入孔466的面板400。进入孔466从第一蒙皮410的外侧418穿过面板延伸到第二蒙皮412的外侧。进入孔是圆形的并且通过大体上柱形的壁468限定。类似于桁架结构414，壁468将第一蒙皮410连接到第二蒙皮412。壁468在面板400的不包括桁架结构的区域中设置在蒙皮之间。也就是说，壁468延伸穿过桁架结构414中的间隙。
壁468包括外侧467和内侧469。内侧469是圆形的并且限定进入孔466。外侧467被倒角，具有邻近蒙皮410、412中的每个的最大直径，以及在两个蒙皮中间的点处的最小直径。外侧的倒角形状可以在打印期间帮助支撑壁468，从而允许在没有辅助支撑的情况下进行打印并保持进入孔466的圆度。外侧467的倒角形状还可以在壁468和蒙皮410、412之间提供牢固的连接，并且改善接近进入孔466的面板400的刚度和/或强度。
在所描绘的示例中，进入孔466是圆形的。在一些示例中，进入孔466可以具有菱形形状，或者可以根据预期用途成形。如在所描绘的示例中，进入孔的内侧和外侧可以不同，并且可以被构造为允许在没有辅助支撑的情况下且在表面粗糙度的期望极限内进行打印。
面板400可以包括根据进入的需要而定位的任何适当数量的进入孔。例如，进入孔466可用于使电缆、管道、线束和其他附件穿过面板400。对于另一示例，进入孔466可以用于包括面板的结构的内部的视觉检查或手动维护。将进入孔466集成到面板400的打印设计中可以代替在完成的夹心面板中的进入孔的典型钻孔。
图15和图16示出具有多个集成的安装孔口470的面板400。孔口可以被构造为便于组装多个面板、将模块或配件安装到面板、在面板的相对侧上将模块或配件安装到结构构件和/或任何期望的安装、紧固和/或附接。
每个安装孔口470从第一蒙皮410的外侧418穿过面板延伸到第二蒙皮412的外侧。安装孔口是圆形的，并且均通过柱形壁472限定。类似于桁架结构414，每个壁472将第一蒙皮410连接到第二蒙皮412。壁472均在面板400的不包括桁架结构的区域中设置在蒙皮之间。也就是说，每个壁472延伸穿过桁架结构414中的间隙。
每个壁472包括外侧467和内侧469。内侧469是柱形的并且限定相应的安装孔口470。外侧467包括邻近蒙皮410、412中的每个的倒角，以提供壁472和蒙皮410、412之间的牢固连接，并且提高邻近进入安装孔口470的面板400的刚度和/或强度。每个壁472可以被构造为在没有辅助支撑的情况下打印。在一些示例中，内侧469和/或外侧467可具有菱形截面或其他期望的形状。
面板400可包括根据预期的安装而形成尺寸并定位的任何适当数量的安装孔口。在本示例中，面板400包括定位为允许将正方形模块紧固到面板上的四个安装孔口。每个安装孔口的尺寸形成为接收将要在安装中使用的螺栓。在一些示例中，安装孔口的尺寸可以形成为接收螺纹衬套，以允许与面板400螺纹接合。
图17示出具有集成的内部通道474的面板400。通道474可以通过打印在第一蒙皮410和/或第二蒙皮412内的一个或多个壁475限定。在所描绘的示例中，面板的第二蒙皮412具有增大的厚度EE，以允许通道474的集成。在本示例中，厚度EE为约四分之一英寸，并且通道474的直径为约0.02英寸。通道可以被描述为嵌入在第二蒙皮中和/或被描述为嵌入在第二蒙皮412与第一蒙皮410之间。通道474的截面示出为圆形，但是可以具有允许在没有辅助支撑的情况下打印的包括菱形形状在内的任何截面形状。
通道474从第一孔口476穿过蒙皮412延伸到第二孔口478。图17中所示的通道具有包括多个转弯和分支路径的示例性图案。在一些示例中，通道474可以包括单个连续路径、无端部分、通道尺寸的变化和/或接近第二蒙皮412的外侧418或内侧420和/或任何期望的特征。在所描绘的示例中，孔口476、478被布置在第二蒙皮412的边缘部分中。在一些示例中，一个或两个孔口可以被布置在第二蒙皮的外表面418、内表面420和/或不同的边缘中。在一些示例中，面板400和/或第二蒙皮412还可以包括被构造为允许流体管理系统的连接的附加结构和/或特征。
通道474可以根据通道的预期功能来构造。例如，通道可以被构造为促进对与面板400邻近安装的设备的主动冷却。在这样的示例中，通道474可以被构造为允许所选的冷却剂流体的顺畅流动，并且允许通过包括多个折返和/或平行分支使得流体基本上暴露到面板的邻近设备的区域。对于另一示例，通道可以被构造为允许燃料或润滑剂运输通过面板400。在这样的示例中，通道474可以被构造为允许流体以简单且直接的路径快速地流过面板。
D.增材制造的示例性方法
本部分描述用于工件的增材制造的示例性方法的步骤；见图18。图19中所描绘的示例性增材制造装置的方面可用于以下描述的方法步骤中。在适当的情况下，可以参考可用于执行每个步骤的组件和系统。这些参考是为了说明，而不意在限制执行该方法的任何特定步骤的可能方式。
图18是示出在示例性方法中执行的步骤的流程图，并且可能未列举该方法的完整过程或所有步骤。尽管下面描述并在图18中描绘方法500的各个步骤，但是这些步骤不必然全部执行，并且在一些情况下，可以同时执行或以与所示的顺序不同的顺序执行。
在步骤510处，接收描述有序的多个层的数字信息。数字信息可以通过如图19中所描绘的增材制造装置610的计算机控制器612接收。增材制造装置也可以指的是打印机或制造机。计算机控制器612可以包括被构造为接收数字设计信息和打印机610的控制功能的任何数据处理系统。图19中所示的示例性计算机控制器包括用于控制打印机功能的处理器614和用于存储接收到的数据的存储器616。
接收到的信息可以包括构成三维物体的层的多个二维图案的几何数据和/或设计细节，在此，三维物体是待制造的工件628、诸如桁架面板。层也可以被描述为截面或切片。多个层是有序的，使得可以从第一层到最后一层对层进行编号或组织。
方法500的步骤512包括将原材料沉积在位于打印机610的构建环境620中的构建平台618上。构建平台可以包括通过计算机控制器612沿着制造轴线622能移动的支撑件。构建平台可以具有垂直于制造轴线622的平坦表面。
原材料可以是适合于增材制造的任何材料，通常是流体或粉末，并且包括但不限于光敏聚合物树脂、热塑性塑料、石膏、陶瓷和金属。材料可以从诸如漏斗、储槽或粉末床的原材料源624分配。例如，铝粉可以通过由计算机控制器612致动的刷臂而从粉末床在构建平台618上扫过。
原材料可以均匀地分配在构建平台618上，或者可以以所选的图案沉积。沉积可以在计算机控制器612的控制下完成。在一些示例中，构建平台618可以浸没在原材料中，并且沉积可以通过重力或流体压力来完成。在一些示例中，连接到原材料源624的打印头626可以以与有序的多个层的第一层相对应的图案沉积原材料。
在步骤514处，将原材料改变为产生第一层。换句话说，根据描述有序的多个层的第一层的设计信息并且在计算机控制器612的引导下，在沉积的材料中引起物理变化，以在构建平台上将第一层实现为物理物体。
可以通过由计算机控制器612控制的打印机610的打印头626对材料施加作用。例如，打印头可以包括激光器，所述激光器通过暴露于光来固化光敏聚合物或者通过暴露于热来烧结金属粉末。打印头可以通过计算机控制器612指挥，以遵循在接收到的第一层数字信息中描绘的路径和/或处理器614基于接收到的数字信息计算出的路径。
步骤516包括重新定位构建平台。在一些示例中，构建平台618可以以距打印头626所选的距离开始。所选的距离可以通过由打印头执行的过程来确定。在产生层之后，构建平台可以远离打印头626层的厚度沿着制造轴线622通过计算机控制器612重新定位。也就是说，构建平台可以被移动为使得所产生的层的顶表面距打印头626所选的距离。
在一些示例中，构建平台618可以与打印机610的诸如原材料分配组件的另一元件对准地开始。在产生层之后，构建平台可以沿着制造轴线622通过计算机控制器612重新定位，使得所产生的层的顶表面与打印机610的所述另一元件对准。在一些示例中，在步骤516处，打印头626可以代替构建平台618被重新定位或除了构建平台618之外打印头也被重新定位。在一些示例中，可以跳过步骤516。
在步骤518处，将原材料沉积在方法500的先前步骤中产生的层上。如针对步骤512所述，原材料可以是任何适当的材料并且可以以任何适当的方式沉积。在步骤520处，如先前针对步骤514所述，将原材料改变为产生下一层。
可以重复步骤516至步骤520以产生接收到的数字信息的多个层中的每层，直到产生最后一层。然后，产生的第一层至最后一层可以包括如接收到的数字信息中所述的工件628。工件可以从打印机中取出并根据需要进行后处理。例如，工件可以从构建平台的构建板上机械加工，然后精细的细节或光滑的表面可以通过机械加工或其他方法进一步完成。
E.增材制造航天器面板的示例性方法
本部分描述增材制造航天器面板的示例性方法700的步骤；见图20。上面描述的面板和/或方法的方面可以在下面描述的方法步骤中利用和/或参考。在适当的情况下，可以参考可用于执行每个步骤的组件和系统。这些参考是为了说明，而不意在限制执行该方法的任何特定步骤的可能方式。
图20是示出在示例性方法中执行的步骤的流程图，并且可能未列举该方法的完整过程或所有步骤。尽管下面描述并在图20中描绘方法700的各个步骤，但是这些步骤不必然全部执行，并且在一些情况下，可以同时执行或以与所示的顺序不同的顺序执行。
在步骤710处，方法包括打印第一蒙皮和第二蒙皮。蒙皮也可以被描述为面片和/或壁。蒙皮可以根据诸如上面描述的方法500的任何有效的增材制造方法来打印。蒙皮可以用任何材料打印，包括但不限于激光烧结的金属或金属合金。
第一蒙皮可以与第二蒙皮间隔开并且可以平行于第二蒙皮。每个蒙皮可具有大体上平面范围和有限的厚度。蒙皮的厚度可以相等，可以不同，和/或可以在蒙皮上变化。蒙皮可以根据所使用的增材制造设备的构建方向来打印。每个蒙皮可以具有内侧和外侧，其中，在打印期间，内侧和外侧中的每个平行于构建方向延伸。步骤710也可以被描述为竖直打印蒙皮，和/或蒙皮可以被描述为在打印期间平行于构建方向。
该方法的步骤712包括打印连接桁架。桁架可以连接到第一蒙皮，并且可以连接到第二蒙皮，从而将第一蒙皮连接到第二蒙皮。桁架可以被描述为夹在第一蒙皮和第二蒙皮之间和/或被描述为形成包括第一蒙皮和第二蒙皮的面板的芯。
桁架可包括布置成芯结构的阵列的多个细长和/或十字形构件。每个芯结构可以包括诸如锥体框架或立方形框架的几何框架。多个细长构件可以布置为使得构件用作结构桁架并在第一蒙皮和第二蒙皮之间传递载荷。每个构件可以被构造和/或定向为使得桁架可以在没有辅助支撑的情况下打印。也就是说，桁架可以是可打印的，而无需随后去除牺牲支撑结构。
桁架可与第一蒙皮和第二蒙皮同时打印。也就是说，步骤710和步骤712可以同时执行。在打印期间沉积的每层材料可以包括第一蒙皮的一部分、桁架的一部分和第二蒙皮的一部分。第一蒙皮和第二蒙皮以及桁架可以被打印为单个整体结构。也就是说，蒙皮和桁架可以被一起打印，以形成没有接头或接缝的打印材料的面板。
在步骤714处，该方法包括打印面板的集成特征。图20中示出一些示例性的可选特征，但是任何适当的结构和/或功能特征可以被打印为步骤714的一部分。步骤714和子步骤716-724中的每个可以与步骤710和步骤712至少部分地同时执行。也就是说，对于打印第一蒙皮和第二蒙皮以及桁架结构的一段时间，集成特征可以同时打印。所有打印特征可以作为面板的整体结构的一部分打印。所有打印特征可以被构造为在没有辅助支撑的情况下打印。
例如如图17中所示，可选的子步骤716包括打印第一蒙皮内部的通道。第一蒙皮可以以增大的厚度打印，以允许通道的集成。通道可被描述为嵌入在第二蒙皮中和/或被描述为嵌入在第一蒙皮和第二蒙皮之间。通道可以具有任何适当的截面形状和/或路径，并且可以根据通道的预期功能来构造。例如，通道可以被构造为便于加热或冷却邻近面板安装的设备。通道通过打印在第一蒙皮和/或第二蒙皮内的一个或多个壁来限定。
可选的子步骤718包括打印通过面板的通道。通道可以从第一蒙皮的外侧穿过面板延伸到第二蒙皮的外侧。通道可以通过管状壁限定。例如，通道可以具有圆形截面形状并且可以通过柱形壁限定。壁可以设置在第一蒙皮和第二蒙皮之间，并且可以延伸穿过桁架中的间隙。
可选的子步骤720包括打印第三蒙皮和第二桁架。第二桁架可以与在步骤712中打印的桁架基本相同，或者可以具有任何期望的几何形状和/或包括任何适当的芯框架。两个桁架的芯框架的相对对准可以被选择为提供期望的结构加强或其他结构相互作用。第三蒙皮可以平行于第二蒙皮但与第二蒙皮间隔开。第一蒙皮、第二蒙皮和第三蒙皮的形状和厚度可以匹配。第三蒙皮可以通过第二桁架连接到第二蒙皮。第二蒙皮可以被夹在第二桁架与步骤712中打印的桁架之间。第一蒙皮和第三蒙皮可以形成桁架面板的外表面。
可选的子步骤722包括打印第一蒙皮的增厚部分。增厚部分可以是矩形的、圆形的、被成形为在将面板组装成结构之后与面板邻近的结构相符和/或是任何适当的形状。增大的厚度可以相对于蒙皮向内延伸，使得第一蒙皮的外表面不受增厚的影响。在增厚部分的外边界处，第一蒙皮可包括被构造为在增大的厚度和蒙皮的其余部分之间提供逐渐过渡的倒角、斜削角或其他形状。在一些示例中，子步骤722可以包括打印在第一蒙皮上的多个增厚部分和/或打印在第二蒙皮上的一个或多个增厚部分。
可选的子步骤724包括打印三角形蒙皮加强件。蒙皮加强件可被打印在第一蒙皮和/或第二蒙皮的内侧和/或外侧上。蒙皮加强件可以包括蒙皮的细长的局部增厚，并且可以以任何适当的图案布置。例如，蒙皮加强件可以形成栅格和/或格子图案。蒙皮加强件可以定位为与桁架的节点重合，以便于将桁架构件连接到第一蒙皮和/或第二蒙皮。
可选的子步骤726包括沿着面板的边缘打印封闭壁。封闭壁可以在第一蒙皮和第二蒙皮之间延伸，并且可以垂直于两个蒙皮延伸。封闭壁可以根据壁相对于在打印壁时使用的增材制造方法的构建方向或构建轴线的定向来构造，从而封闭壁可以在没有辅助支撑的情况下打印。例如，平行于构建轴线延伸的封闭壁可以是基本上平坦的。对于另一示例，垂直于构建轴线延伸的封闭壁可具有平坦表面和成角度和/或倒V形的面。在一些示例中，子步骤726可以包括沿着面板的其他边缘打印另外的封闭壁和/或沿着面板的每个边缘打印封闭壁。
步骤728包括将面板连接到另一面板。面板可以沿着边缘或侧面区域连接，并且可以在平面上或相对于另一面板成一定角度连接。面板可以通过任何有效方式连接。例如，面板可以被焊接和/或螺栓连接到相邻的面板。
方法700可以不包括面板的后处理。也就是说，面板可以被设计和打印为使得不需要表面粗糙度的平滑、牺牲支撑材料的去除和/或附加特征的机械加工。
示例性组合和附加示例
本部分描述的示例性增材制造的桁架面板的其他方面和特征，所述方面和特征以一系列段落的形式呈现但不限于此，为了清楚和效率起见，可以用字母数字指定其中的一些或全部。这些段落中的每个可以以任何适合的方式与一个或多个其他段落组合，和/或与本申请中其他部分的公开内容组合。下面的段落中的一些明确地引用并进一步限定其他段落，从而提供一些适合的组合的示例但不限于此。
A0.一种增材制造面板的方法，包括：
打印第一蒙皮和与第一蒙皮间隔开的第二蒙皮，以及
打印将第一蒙皮连接到第二蒙皮的第一桁架结构。
A1.根据A0所述的方法，其中，第一蒙皮平行于第二蒙皮。
A2.根据A0或A1所述的方法，其中，第一蒙皮和第二蒙皮中的每个具有外侧和内侧，在打印步骤期间，内侧和外侧中的每个在构建方向上延伸。
A3.根据A0-A2中的任一项所述的方法，其中，第一桁架结构包括芯结构的阵列。
A4.根据A3所述的方法，其中，每个芯结构具有锥体框架。
A5.根据A3或A4所述的方法，其中，每个芯结构具有包括多个十字形桁架构件的框架。
A6.根据A3-A5中的任一项所述的方法，其中，芯结构的密度从面板的第一部分到面板的第二部分变化。
A7.根据A0-A6中的任一项所述的方法，还包括：
打印在第一蒙皮与第二蒙皮之间的通道。
A8.根据A7所述的方法，其中，打印通道的步骤包括打印在第一蒙皮与第二蒙皮之间的一个或多个壁，以形成嵌入在第一蒙皮与第二蒙皮之间的内部通道。
A9.根据A7或A8所述的方法，其中，打印通道的步骤包括打印一个或多个壁，以形成从面板的一侧到面板的相对侧通过第一蒙皮和第二蒙皮的通道。
A10.根据A0-A9中的任一项所述的方法，还包括：
打印第三蒙皮，以及
打印将第二蒙皮连接到第三蒙皮的第二桁架结构。
A11.根据A0-A10中的任一项所述的方法，其中，打印第一蒙皮的步骤包括打印第一蒙皮的增厚部分。
A12.根据A0-A11中的任一项所述的方法，还包括：
打印沿着面板的边缘部分的位于第一蒙皮和第二蒙皮之间的封闭壁。
A13.根据A0-A12中的任一项所述的方法，还包括：将面板的端部连接到另一增材制造面板的端部。
A14.根据A0-A13中的任一项所述的方法，其中，打印步骤包括：沉积多层激光烧结金属。
A15.根据A0-A14中的任一项所述的方法，其中，第一蒙皮、第二蒙皮和第一桁架结构被同时打印。
A16.根据A0-A15中的任一项所述的方法，还包括：
打印第一蒙皮的局部增厚部分。
A17.根据A16所述的方法，其中，增厚部分被构造为用作热加倍装置或结构加倍装置(doubler)。
A18.根据A0-A17中的任一项所述的方法，其中，第一桁架结构包括芯结构的阵列，所述方法还包括：
对于面板的第一区域选择第一期望刚度，对于面板的第二区域选择第二期望刚度；以及
在面板的第一区域中打印芯结构的第一密度，在面板的第二区域中打印芯结构的第二密度，其中，第一密度对应于第一期望刚度，第二密度对应于第二期望刚度。
A19.根据A0-A18中的任一项所述的方法，还包括：
打印与第二蒙皮隔开的第三蒙皮，以及
打印将第二蒙皮连接到第三蒙皮的第二桁架结构。
A20.根据A0-A19中的任一项所述的方法，其中，第一桁架结构包括通过第一蒙皮和第二蒙皮的内侧上的节点连接的X形桁架构件的阵列。
A21.根据A0-A20中的任一项所述的方法，其中，第一桁架结构包括芯结构的阵列，每个芯结构具有四棱锥(square pyramid)形状。
B0.一种面板，包括：
第一蒙皮，
第二蒙皮，与第一蒙皮间隔开，
第一桁架结构，将第一蒙皮连接到第二蒙皮，其中，第一蒙皮、第二蒙皮和第一桁架结构形成单个增材制造单元。
B1.根据B0所述的面板，其中，第一蒙皮与第二蒙皮平行。
B2.根据B0或B1所述的面板，其中，第一桁架结构包括通过第一蒙皮和第二蒙皮的内侧上的节点连接的X形桁架构件的阵列。
B3.根据B0-B2中的任一项所述的面板，其中，第一桁架结构包括芯结构的阵列。
B4.根据B3所述的面板，其中，每个芯结构具有锥体框架。
B5.根据B3或B4所述的面板，其中，每个芯结构具有四棱锥形状。
B6.根据B3-B5中的任一项所述的面板，其中，每个芯结构具有包括多个十字形桁架构件的框架。
B7.根据B3-B6中的任一项所述的面板，其中，芯结构的密度从面板的第一部分到面板的第二部分变化。
B8.根据B0-B7中的任一项所述的面板，还包括：
一个或多个壁，位于第一蒙皮与第二蒙皮之间，形成嵌入在第一蒙皮与第二蒙皮之间的内部通道。
B9.根据B0-B8中的任一项所述的面板，还包括：
一个或多个壁，位于第一蒙皮与第二蒙皮之间，形成从面板的一侧到面板的相对侧通过第一蒙皮和第二蒙皮的通道。
B10.根据B0-B9中的任一项所述的面板，还包括：
第三蒙皮，以及
第二桁架结构，将第二蒙皮连接到第三蒙皮。
B11.根据B0-B10中的任一项所述的面板，其中，第一蒙皮包括增材制造的增厚部分。
B12.根据B11所述的面板，其中，增厚部分被构造为用作热加倍装置或结构加倍装置。
B13.根据B0-B12中的任一项所述的面板，还包括：
沿着面板的边缘部分在第一蒙皮与第二蒙皮之间的增材制造的封闭壁。
B14.根据B0-B13中的任一项所述的面板，其中，第一蒙皮、第二蒙皮和桁架结构包括激光烧结金属。
B15.根据B0-B14中的任一项所述的面板，还包括被构造为用于(a)冲击屏蔽部或(b)辐射屏蔽部的局部屏蔽部。
B16.一种航天器，包括：
主体，包括多个增材制造的面板；
其中，每个增材制造面板是根据B0-B15中的任一项所述的面板。
C0.一种面板制造系统，包括：
增材制造设备，包括用于在根据A0-A21中的任一项执行的一系列打印步骤期间支撑三维结构的构建板。
C1.一种面板制造系统，包括：
增材制造设备，包括用于在一系列打印步骤期间支撑三维结构的构建板，
打印的第一蒙皮以及与第一蒙皮间隔开的打印的第二蒙皮，每个蒙皮具有连接到构建板的边缘部分以及在垂直于构建板的平面上的外表面，以及
打印的桁架结构，将第一蒙皮连接到第二蒙皮。
C2.根据C1所述的面板制造系统，其中，增材制造设备被构造为执行A0-A21中的任一项的方法。
C3.根据A0-C2中的任一项所述的面板，其中，面板是航天器面板。
D0.一种航天器，包括：
主体，包括多个增材制造的面板；
其中，每个增材制造面板包括：
第一蒙皮；
第二蒙皮，与第一蒙皮间隔开；
桁架结构，将第一蒙皮连接到第二蒙皮，其中，第一蒙皮、第二蒙皮和桁架结构形成单个增材制造单元。
D1.根据D0所述的航天器，其中，每个增材制造面板是B0-B15中的任一项的面板。
D2.根据D0-D1所述的航天器，其中，每个增材制造面板使用A0-A21中的任一项的方法和/或C0-C2的系统制成。
优点、特征和益处
本文中描述的增材制造的桁架面板的不同示例提供了优于用于制造航天器面板的已知解决方案的若干优点。例如，本文中描述的示例性示例允许面板的快速、按需生产。
此外，除其他益处外，本文中描述的示例性示例减少了制造周期时间，包括减少制造步骤的数量、触摸劳动时间以及生产后测试。
此外，除其他益处外，本文中描述的示例性示例例如通过从粘合剂材料去除面板和芯结构之间的阻抗来改善热性能和散热。
此外，除其他益处外，本文中描述的示例性示例允许将诸如安装点、加强件和/或热管的结构特征集成并制造为面板的一部分。
此外，除其他益处外，本文中描述的示例性示例允许高水平的定制和局部设计，包括诸如局部加强或辐射点屏蔽、接入点、刚度调整、热扩散和散热的专门定制以及用于适应热影响区域中的强度损失的焊缝增厚的特征。
没有已知的系统或装置可以执行这些功能，特别是对于高强度和轻重量的金属合金面板而言。因此，本文中描述的示例性示例对于航天器结构面板特别有用。然而，并非本文中描述的所有示例都提供相同的优点或相同的优点程度。
结论
上面阐述的公开内容可以包括具有独立效用的多个不同的示例。尽管已经以其优选形式公开了它们中的每个，但是由于多种变化是可能的，因此如本文中公开和示出的其具体示例不被认为是限制性意义的。在本公开内使用部分标题的意义上说，这样的标题仅用于组织的目的。本公开的主题包括本文中公开的各种元件、特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。所附的权利要求特别地指出被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组合。在要求本申请或相关申请的优先权的申请中，可以要求保护特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合。无论在范围上与原始权利要求相比是更宽、更窄、相同或不同，这样的权利要求也被认为是包括在本公开的主题内。

Claims (10)

1.一种增材制造航天器面板(100、200、300、400)的方法(700)，所述方法包括：
打印(710)第一蒙皮(110、210、310、410)以及与所述第一蒙皮间隔开的第二蒙皮(112、212、312、412)；以及
打印(712)将所述第一蒙皮连接到所述第二蒙皮的第一桁架结构(114、214、314、414)。
2.根据权利要求1所述的方法(700)，还包括：
打印(722)所述第一蒙皮(110、210、310、410)的局部增厚部分(457)，其中，所述增厚部分被构造为用作热加倍装置或结构加倍装置。
3.根据权利要求1所述的方法(700)，其中，所述第一桁架结构(114、214、314、414)包括芯结构(116、234、334、434)的阵列，所述方法还包括：
对于所述面板(100、200、300、400)的第一区域(453)选择第一期望刚度，并且对于所述面板的第二区域(455)选择第二期望刚度；以及
在所述面板的所述第一区域中打印第一密度(454)的芯结构，并且在所述面板的所述第二区域中打印第二密度(456)的芯结构，其中，所述第一密度对应于所述第一期望刚度，并且所述第二密度对应于所述第二期望刚度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(700)，还包括：
在所述第一蒙皮(110、210、310、410)内打印(716)壁(475)，从而形成嵌入在所述第一蒙皮内部的内部通道(474)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(700)，还包括：
打印(718)一个或多个壁(468、472)，以形成从所述面板(100、200、300、400)的一侧到所述面板的相对侧通过所述第一蒙皮(110、210、310、410)和所述第二蒙皮(112、212、312、412)的通道(466、470)。
6.一种航天器面板(100、200、300、400)，包括：
第一蒙皮(110、210、310、410)；
第二蒙皮(112、212、312、412)，与所述第一蒙皮间隔开；
第一桁架结构(114、214、314、414)，将所述第一蒙皮连接到所述第二蒙皮，其中所述第一蒙皮、所述第二蒙皮和所述第一桁架结构形成单个增材制造单元。
7.根据权利要求6所述的航天器面板(100、200、300、400)，其中，所述第一桁架结构(114、214、314、414)包括芯结构(116、234、334、434)的阵列，其中所述芯结构(116、234、334、434)的密度从所述面板的第一部分(453)到所述面板的第二部分(455)变化。
8.根据权利要求6所述的航天器面板(100、200、300、400)，还包括：
一个或多个壁，位于所述第一蒙皮(110、210、310、410)与所述第二蒙皮(112、212、312、412)之间，从而形成嵌入在所述第一蒙皮和所述第二蒙皮之间的内部通道(474)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的航天器面板(100、200、300、400)，还包括：
一个或多个壁(468、472)，位于所述第一蒙皮(110、210、310、410)与所述第二蒙皮(112、212、312、412)之间，从而形成从所述面板的一侧到所述面板的相对侧通过所述第一蒙皮和所述第二蒙皮的通道(466、470)。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的航天器面板(100、200、300、400)，还包括：
增材制造的封闭壁(460、462、464)，沿着所述面板的边缘部分(244)位于所述第一蒙皮(110、210、310、410)与所述第二蒙皮(112、212、312、412)之间。
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