CN113286675B - 管、制造管的方法和相关装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种管(1)，该管包括入口部(17)、出口部(19)以及位于所述入口部和出口部(17、19)之间的弯管部(7)。该弯管部(7)的竖直截面(cr7)包括以小于100°的角度(a1)彼此汇合的两个基本上平直的内界定表面(13、13’)。本公开还涉及一种制造管(1)的方法(100)、一种计算机程序以及一种计算机可读介质(200)。

Description

管、制造管的方法和相关装置
技术领域
本公开涉及一种制造管的方法。本公开还涉及一种计算机程序、一种计算机可读介质和一种用于传导流体的管。
背景技术
增材制造(有时称为3D打印)是如下各种工艺中的任何一种，在该工艺中：材料在计算机控制下结合或固化，以产生三维物体。该材料通常逐层添加在一起，诸如将液体分子或粉末颗粒融合在一起。存在许多不同类型的增材制造工艺，这些工艺可以分为诸如材料喷射、粘合剂喷射、粉末床融合、材料挤出、定向能量沉积和片材层压的类别。术语“3D打印”起初称为如下工艺，在该工艺中，粘合剂材料利用喷墨打印机头逐层沉积到粉末床上。最近，该术语用于涵盖更广泛的增材制造技术。
增材制造方法提供许多优点，诸如能够快速制造具有复杂形状或几何形状的物体。然而，某些形状和几何形状难以制造出期望的结果。用于克服在制造具有这样的形状或几何形状的物体时面临的问题的常见方法是提高冷却速度、减慢打印速度或者增加一个或多个支承结构。然而，这些方案难以控制并且通常会导致质量差或生产率低。此外，当在物体内部增加支承结构时，可能难以在不损坏物体的情况下从物体移除支承结构并且在潜在移除之后可能难以处理表面。此外，如果留下支承结构而不移除的话，则该支承结构可能会导致物体的功能性和外观有所改变。
此外，一般来说，在当今的消费市场上，如果产品包括不同的特征和功能，同时产品具有适合以成本有效率的方式制造的条件和/或特性，则是有利的。
发明内容
本公开的目标是克服或至少减轻上述问题和缺点中的至少一些。
根据本公开的第一方面，该目标通过一种制造管的方法来实现。该方法包括如下步骤：
-接连沉积材料的第一层，使得所沉积的第一层一起形成管的第一管部的第一管半部，以及
-接连沉积材料的第二层，使得所沉积的第二层一起形成第一管部的第二管半部，
并且其中，沉积第二层，使得第二管半部获得以小于100°的角度彼此汇合的两个基本上平直的内界定表面。
该方法提供了用于减小或避免在管的制造期间、即在执行该方法时对于使用支承结构的需求的条件，这是由于沉积了第二层，使得第二管半部获得以小于100°的角度彼此汇合的两个基本上平直的内界定表面。此外，提供了一种制造管的方法，该方法减小或避免了对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求，这是因为两个基本上平直的内界定表面潜在地减小了在管的制造期间管的内界定表面的悬伸。
由于减小或避免了在管的制造期间对于使用支承结构的需求，因此提供了如下一种方法，该方法减小或避免了对于从管中移除支承结构的需求，并且减小或避免了对于在移除支承结构之后处理管的内表面的需求。
此外，由于减小或避免了对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求，因此提供了如下一种方法，该方法将具有用于以快速且成本有效率的方式来制造管的条件。
因此，提供了如下一种方法，该方法克服或至少减轻了上述问题和缺点中的至少一些。于是，实现上述目标。
根据上文或下文限定的方法的一个实施例，接连沉积材料的第一层和材料的第二层的步骤包括如下步骤：
-沿沉积方向沉积材料的第一层和材料的第二层，
并且其中，接连沉积材料的第二层的步骤包括如下步骤：
-沉积材料的第二层，使得两个基本上平直的内界定表面之间的角度的二等分线基本上平行于沉积方向。
因此，提供如下一种方法，该方法进一步减小或避免了在管的制造期间对于使用支承结构的需求。此外，提供一种制造管的方法，由于该方法包括沉积材料的第二层使得两个基本上平直的内界定表面之间的角度的二等分线基本上平行于沉积方向的步骤，因此进一步减小或避免对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求。由于这些特征，提供了稳定且刚性的第二管半部，其具有用于在管的制造期间获得管的内界定表面的低悬伸程度的条件。
由于进一步减小或避免了在管的制造期间对于使用支承结构的需求，因此提供了如下一种方法，该方法进一步减小或避免了对于从管中移除支承结构的需求，并且进一步减小或避免了对于在移除支承结构之后处理管的内表面的需求。
此外，由于进一步减小或避免了对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求，因此提供了如下一种方法，该方法具有用于以更快速且更为成本有效率的方式来制造管的条件。
根据上文或下文限定的方法的一个实施例，沿沉积方向沉积材料的第一层和材料的第二层的步骤包括如下步骤：
-沿基本上与局部重力矢量重合的沉积方向沉积材料的第一层和材料的第二层。
由此，所提供的方法减小或避免了在管的制造期间对于使用支承结构的需求。此外，提供一种制造管的方法，由于该方法包括沿基本上与局部重力矢量重合的沉积方向沉积材料的第一层和材料的第二层的步骤，因此进一步减小或避免对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求。于是，提供了稳定且刚性的第二管半部，其具有用于在管的制造期间获得管的内界定表面的低悬伸程度的条件。
由于进一步减小或避免了在管的制造期间对使用支承结构的需求，因此提供了如下一种方法，该方法进一步减小或避免了对于从管中移除支承结构的需求，并且进一步减小或避免了对于在移除支承结构之后处理管的内表面的需求。
此外，由于进一步减小或避免了对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求，因此提供了如下一种方法，该方法具有用于以更快速且更为成本有效率的方式来制造管的条件。
根据上文或下文限定的方法的一个实施例，接连沉积材料的第二层的步骤包括如下步骤：
接连沉积材料的第二层，使得两个基本上平直的内界定表面之间的角度在从20度到100度的范围内。根据一个实施例，该范围从20度到95度，诸如25度到95度，诸如30度到80度，诸如50度到92度。根据一个实施例，该角度小于90度。
由此，提供如下一种方法，该方法进一步减小或避免了在管的制造期间对于使用支承结构的需求。此外，提供一种制造管的方法，该方法进一步减小或避免对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求。这是因为该方法包括如下步骤：接连沉积材料的第二层，使得两个基本上平直的内界定表面之间的角度如上文所限定。于是，提供了稳定且刚性的第二管半部，其具有用于在管的制造期间获得管的内界定表面的低悬伸程度的条件。
由于进一步减小或避免了在管的制造期间对于使用支承结构的需求，因此提供了如下一种方法，该方法进一步减小或避免了对于从管中移除支承结构的需求，并且进一步减小或避免了对于在移除支承结构之后处理管的内表面的需求。
此外，由于进一步减小或避免了对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求，因此提供了如下一种方法，该方法具有用于以更快速且更为成本有效率的方式来制造管的条件。
根据上文或下文限定的方法的一个实施例，接连沉积材料的第一层的步骤包括如下步骤：
-接连沉积材料的第一层，使得第一管半部获得基本上弧形的内界定表面。
由此，通过该方法制造的管的内表面将对流动通过该管的流体的流动具有较低影响，同时该方法具有适合于以快速且成本有效率的方式制造该管的条件和特性。
根据本方法的一个实施例，接连沉积材料的第一层和材料的第二层的步骤包括如下步骤：
-沉积材料的第一层和材料的第二层，使得第一管部形成弯管部。
弯管在本质上难以使用增材制造来制造，因为无论此类管的定向如何，都难以避免大的悬伸。然而，由于沉积了第二层，使得第二管半部获得以小于100°的角度彼此汇合的两个基本上平直的内界定表面，因此能够在管的制造期间避免大的悬伸。
因此，提供一种能够制造弯管的方法，该方法减小或避免在管的制造期间对于使用支承结构的需求。此外，提供一种制造弯管的方法，该方法减小或避免对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求。
由于减小或避免了在弯管的制造期间对于使用支承结构的需求，因此提供了如下一种方法，该方法将减小或避免了对于从弯管中移除支承结构的需求，并且减小或避免了对于在移除支承结构之后处理弯管的内表面的需求。
此外，由于减小或避免了对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求，因此提供了如下一种方法，该方法具有用于以快速且成本有效率的方式来制造弯管的条件。
根据另一实施例，上文或下文限定的方法还包括如下步骤：
-接连沉积材料的第三层，使得所沉积的第三层形成各自附连到第一管部的入口部和出口部。
由此，提供如下一种方法，该方法能够以快速且成本有效率的方式制造具有入口部和出口部的弯管。
根据上文或下文限定的方法的一个实施例，接连沉积材料的第三层的步骤包括如下步骤：
-接连沉积材料的第三层，使得入口部和出口部中的每个获得椭圆形、卵圆形或基本上圆形的内界定表面。
因此，通过该方法制造的管的内表面将对流动通过该管的流体的流动具有较低影响，同时该方法具有适合于以快速且成本有效率的方式制造该管的条件和特性。
根据本方法的一个实施例，接连沉积材料的第一层、材料的第二层以及材料的第三层的步骤包括如下步骤：
-接连沉积材料的第一层、材料的第二层以及材料的第三层，使得该管在从入口部到出口部的流动通路中获得基本上恒定的有效横截面积。
根据本公开，有效横截面积是流体主要流动通过的区域。流体流动的性质是流动通过最简单的通路，因此朝向具有最低压力的方向，并且有效横截面积是管内的将具有最低压力的区域。
由此，通过该方法制造的管的内表面将对流动通过该管的流体的流动具有较低影响，同时该方法具有适合于以快速且成本有效率的方式制造该管的条件和特性。
根据一个实施例，接连沉积材料的第一层、材料的第二层以及材料的第三层的步骤可以包括如下步骤：
-接连沉积材料的第一层、材料的第二层以及材料的第三层，使得入口部的中心轴线(C1)和出口部的中心轴线(C2)之间的角度在从0度到100度、诸如0度到90度的范围内。
根据一个实施例，入口部的中心轴线(C1)和出口部的中心轴线(C2)平行。根据另一个实施例，入口部的中心轴线(C1)和出口部的中心轴线(C2)可以具有任何空间方向。
由此，通过该方法制造的管设置有相当大的曲率。此类管在本质上难以使用增材制造来制造，因为无论此类管的定向如何，都难以避免大的悬伸。然而，由于沉积了第二层，使得第二管半部获得以一定角度彼此汇合的两个基本上平直的内界定表面，因此能够在管的制造期间避免大的悬伸。
因此，提供一种能够制造弯管的方法，该方法减小或避免在管的制造期间对于使用支承结构的需求。此外，提供一种制造弯管的方法，该方法进一步减小或避免对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求。
由于减小或避免了在弯管的制造期间对于使用支承结构的需求，因此提供了如下一种方法，该方法减小或避免了对于从弯管中移除支承结构的需求，并且减小或避免了对于在移除支承结构之后处理弯管的内表面的需求。
此外，由于减小或避免了对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求，因此提供了如下一种方法，该方法具有用于以快速且成本有效率的方式来制造弯管的条件。
可选地是，每个所沉积的材料层均包括金属材料、塑料材料或陶瓷材料。上文或下文所限定的管可以由相同或不同的材料构成。
由此，通过该方法制造的管可以用于各种目的，包括高温流体的传导，同时该方法具有适合于以快速且成本有效率的方式制造该管的条件和特性。
根据本公开的第二方面，该目标通过一种计算机程序实现，该计算机程序包括如下指令：当程序由增材制造机的计算机执行时，这些指令使该增材制造机实施根据本公开的一些实施例的方法。由于该计算机程序包括当由计算机执行程序时使计算机实施根据本文所述一些实施例的方法的指令，因此该计算机程序提供用于减小或避免在管的制造期间对于使用支承结构的需求的条件。此外，提供了一种计算机程序，该计算机程序减小或避免了对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求，这是因为两个基本上平直的内界定表面潜在地减小了在管的制造期间的管的内界定表面的悬伸。
由于减小或避免了在管的制造期间对于使用支承结构的需求，因此提供了如下一种计算机程序，该计算机程序减小或避免了对于从管中移除支承结构的需求，并且减小或避免了对于在移除支承结构之后处理管的内表面的需求。
此外，由于减小或避免了对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求，因此该计算机程序提供了用于以快速且成本有效率的方式来制造管的条件。
因此，提供了如下一种计算机程序，该计算机程序克服或至少减轻了上述缺点中的至少一些。于是，实现上述目标。
根据本发明的第三方面，该目标通过一种计算机可读介质实现，该计算机可读介质包括如下指令：当由增材制造机的计算机执行时，这些指令使该增材制造机实施根据本公开的一些实施例的方法。由于该计算机可读介质包括当由计算机执行程序时使计算机施行根据本文所述一些实施例的方法的指令，因此提供如下一种计算机可读介质，该计算机可读介质提供用于克服或至少减轻上述缺点中的至少一些的条件。于是，实现上述目标。
根据本发明的第四方面，该目标通过一种用于传导流体的管来实现。该管包括入口部、出口部以及入口部和出口部之间的弯管部，其中，该弯管部的竖直截面包括以小于100°的角度彼此汇合的两个基本上平直的内界定表面。
弯管在本质上难以使用增材制造来制造，因为无论此类管的定向如何，都难以避免大的悬伸。然而，由于弯管部的竖直截面包括以小于100°的角度彼此汇合的两个基本上平直的内界定表面，因此能够在使用增材制造来制造管期间避免大的悬伸。
此外，由于弯管部的竖直截面包括以小于100°的角度彼此汇合的两个基本上平直的内界定表面，因此能够在使用增材制造来制造管时减小或避免在管的制造期间对于使用支承结构的需求。此外，由于弯管部的竖直截面包括以小于100°的角度彼此汇合的两个基本上平直的内界定表面，因此能够在使用增材制造来制造管时减小或避免对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求。这是因为在使用增材制造来制造管期间，两个基本上平直的内界定表面潜在地减小管的内界定表面的悬伸。
因此，提供如下一种管，在管的增材制造工艺中，该管减小或避免了对于从管中移除支承结构的需求并且减小或避免对于在移除支承结构之后处理管的内表面的需求。
此外，提供如下一种管，该管具有适合于使用增材制造以快速且成本有效率的方式进行制造的条件和特性。
因此，提供了如下一种管，该管克服或至少减轻了上述问题和缺点中的至少一些。于是，实现上述目标。
可选地是，两个基本上平直的内界定表面之间的角度的二等分线基本上平行于延伸穿过入口部和出口部的平面。
由此，当使用增材制造来制造管时，简单地通过将管定向成使得角度的二等分线和延伸穿过入口部和出口部的平面与制造工艺的位置处的重力矢量基本上重合，就能够避免大的悬伸。
因此，由于这些特征，当使用增材制造来制造管时，进一步减小或避免了在管的制造期间对于使用支承结构的需求。此外，当使用增材制造来制造管时，进一步减小或避免了对于提高冷却速度的需求以及对于减慢制造速度的需求。
因此，提供如下一种管，在管的增材制造工艺中，该管减小或避免了对于从管中移除支承结构的需求，并且减小或避免对于在移除了支承结构之后处理管的内表面的需求。
此外，提供如下一种管，该管具有适合于使用增材制造以更快速且更为成本有效率的方式进行制造的条件和特性。
可选地是，该平面与入口部和出口部的中心轴线平行。由此，当使用增材制造来制造管时，简单地通过将管定向成使得角度的二等分线和延伸穿过入口部和出口部的相应的中心轴线的平面与制造工艺的位置处的重力矢量基本上重合，就能够进一步避免大的悬伸。
因此，由于这些特征，当使用增材制造来制造管时，进一步减小或避免了在管的制造期间对于使用支承结构的需求。此外，当使用增材制造来制造管时，进一步减小或避免了对于提高冷却速度的需求以及对于减慢制造速度的需求。
因此，提供如下一种管，在管的增材制造工艺中，该管减小或避免了对于从管中移除支承结构的需求，并且减小或避免对于在移除了支承结构之后处理管的内表面的需求。
此外，提供如下一种管，该管具有适合于使用增材制造以更快速且更为成本有效率的方式进行制造的条件和特性。
可选地是，两个基本上平直的内界定表面之间的角度在如上文所限定的范围内。由此，提供如下一种管，该管进一步减小或避免了在使用增材制造来制造管期间对于使用支承结构的需求。此外，提供如下一种管，该管进一步减小或避免在使用增材制造来制造管期间对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求。这是因为在两个基本上平直的内界定表面之间的角度提供了稳定且刚性的第二管半部，其具有用于在管的制造期间获得管的内界定表面的低悬伸程度的条件。
由于进一步减小或避免了在管的制造期间对于使用支承结构的需求，因此提供了如下一种管，在管的增材制造工艺中，该管进一步减小或避免了对于从管中移除支承结构的需求，并且进一步减小或避免了对于在移除支承结构之后处理管的内表面的需求。
此外，由于进一步减小或避免了对于提高冷却速度的需求和对于减慢制造速度的需求，因此提供了如下一种管，该管具有适合于使用增材制造以更快速且更为成本有效率的方式来进行制造的条件和特性。
根据一个实施例，在上文或下文所限定的管中，弯管部的竖直截面包括与两个基本上平直的内界定表面相对的基本上弧形的内界定表面。由此，管的内表面将对流动通过该管的流体的流动具有较低影响，同时该管具有适合于使用增材制造以快速且成本有效率的方式进行制造的条件和特性。
可选地是，入口部和出口部中的每个均包括椭圆形、卵圆形或基本上圆形的内界定表面。由此，管的内表面将对流动通过该管的流体的流动具有较低影响，同时该管具有适合于使用增材制造以快速且成本有效率的方式进行制造的条件和特性。
根据一个实施例，如上文或下文所限定的管在从入口部到出口部的流动通路中包括基本上恒定的有效横截面积。由此，管的内表面将对流动通过该管的流体的流动具有较低影响，同时该管具有适合于使用增材制造以快速且成本有效率的方式进行制造的条件和特性。
根据一个实施例，入口部的中心轴线和出口部的中心轴线之间的角度在从0度到120度(诸如，0度到90度)的范围内，且该管由此设置有相当大的曲率。根据一个实施例，入口部和出口部的中心轴线平行。根据另一个实施例，入口部和出口部的中心轴线可以相对于彼此具有任何空间方向。此类管在本质上难以使用增材制造来制造，因为无论此类管的定向如何，都难以避免大的悬伸。然而，由于弯管部的截面包括以一定角度彼此汇合的两个基本上平直的内界定表面，因此能够在使用增材制造来制造管期间避免大的悬伸。
可选地是，该管由金属材料形成。由此，该管可以用于各种目的，包括高温流体的传导，同时该管具有适合于以快速且成本有效率的方式进行制造的条件和特性。该管还可以由塑料材料或陶瓷材料制造。该管可以由相同或不同的材料构成。
当研究所附权利要求书和以下详细描述时，本公开的其它特征和优点将变得显而易见。
附图说明
从在以下详细描述和附图中讨论的示例实施例，将容易地理解本公开的各个方面，包括其特定特征和优点，附图中：
图1示出了根据一些实施例的管的透视图，
图2示出了穿过图1中示出的管的弯管部和基部的截面，
图3示出了穿过图1中示出的管的第二截面，
图4示出了制造管的方法，
图5示意地示出了增材制造机，以及
图6示出了计算机可读介质。
具体实施方式
现在将更全面地描述本公开的各方面。在全文中，相似的附图标记指代相似的元件。为简洁和/或清楚起见，将不一定详细描述众所周知的功能或构造。
图1示出了根据一些实施例的管1的透视图。根据所示出的实施例，管1构造用以传导流体，诸如气体或液体。管1包括入口部17、出口部19以及位于入口部17和出口部19之间的弯管部7。弯管部7也称为根据本文一些实施例的第一管部7。管1还包括附连到弯部7的基部20。基部20包括多个孔22。这些孔22中的每个孔均适于接纳紧固元件，以便将管1紧固到第二结构。如本文进一步解释的是，管1适于使用增材制造方法进行制造。
图2示出了穿过图1中示出的管1的弯管部7和基部20的竖直截面cr7。竖直截面cr7的位置由图1中的箭头“cr7”指示。竖直截面cr7垂直于穿过管1的期望流动方向。下文中，同时参照图1和图2。如在图2中能够观察到的是，弯管部7的竖直截面cr7包括两个基本上平直的内界定表面13、13’，所述两个基本上平直的内界定表面13、13’以小于100°的角度a1彼此汇合。由此，如本文进一步解释的是，提供用于制造具有低悬伸程度的管1的条件。悬伸能够限定为如下角度，在新材料未由部件的现有材料支承的一侧处，新材料在该部件的制造期间以该角度沉积到该部件的现有材料上。在图2中，指示材料的第一层3，这些材料的第一层沉积到彼此上，以便形成管1的弯管部7的第一管半部5。此外，指示材料的第二层3’，这些材料的第二层沉积到彼此上，以便形成管1的弯管部7的第二管半部11。两个基本上平直的内界定表面13、13’被包括在弯管部7的第二管半部11中。如图2中能够观察到的是，形成两个基本上平直的内界定表面13、13’的材料的第二层3’在低且基本上恒定的悬伸的情况下在彼此之上沉积。由于这些特征，如这里进一步解释的是，管1具有用于在不使用支承结构并且不提高冷却速度或减慢制造速度的情况下进行制造的条件。
根据所示出的实施例，两个基本上平直的内界定表面13、13’之间的角度a1大致是81度。根据其它实施例，两个基本上平直的内界定表面13、13’之间的角度a1可以在20度到100度的范围内。
根据一个实施例，该范围从20度到95度，诸如25度到95度，诸如30度到80度，诸如50度到92度。根据一个实施例，该角度小于90度。
由此，可以确保能够以低的悬伸程度来制造管1。
此外，根据所示出的实施例，弯管部7的竖直截面cr7包括与两个基本上平直的内界定表面13、13’相对的基本上弧形的内界定表面15。此外，如图2中观察到的是，基部20设置有最小宽度w，该最小宽度是在竖直截面cr7中测得的并且大于基本上弧形的内界定表面15的曲率半径r。由于这些特征，提供用于以低悬伸程度来制造弯管部7的第一管半部5的条件。
图3示出了穿过图1中示出的管1的竖直截面cr1。竖直截面cr1的位置由图1中的箭头“cr1”指示。竖直截面cr1在延伸穿过入口部17和出口部19的相应的中心轴线C1、C2的平面p1中作出。此外，截面cr1被作成平直地穿过从入口部17到出口部19贯通管1的流动通路21。
根据所示出的实施例，入口部17的中心轴线C1与出口部19的中心轴线C2之间的角度a2大致是0度。因此，根据所示出的实施例，入口部17的中心轴线C1基本上平行于出口部19的中心轴线C2。于是，根据所示出的实施例，当管1用于传导流体时，入口部17处的流动方向大致与出口部19处的流动方向相反。换言之，在这些实施例中，入口部17处的流动方向与出口部19处的流动方向之间的角度大致是180度。根据其它实施例，入口部17的中心轴线C1与出口部19的中心轴线C2之间的角度a2可以在从0度到120度的范围内，诸如0度到90度，以及诸如0度到20度。根据其它实施例，入口部的中心轴线(C1)与出口部的中心轴线(C2)相平行，或者入口部的中心轴线(C1)与出口部的中心轴线(C2)可以具有任何空间方向。
在图2中，指示了两个基本上平直的内界定表面13、13’之间的角度a1的二等分线b1。在图3中也指示了角度a1的二等分线b1。如图3中可以观察到的是，两个基本上平直的内界定表面13、13’之间的角度a1的二等分线b1基本上平行于延伸穿过入口部17和出口部19的平面p1。其优点在下面解释。
根据所示出的实施例，管1构造成在图2和图3中示出的直立姿态下进行制造。增材制造机可以通过接连地沉积材料的第一层3使得所沉积的第一层3一起形成管1的基部20和弯管部7的第一管半部5来制造管1。该增材制造机然后可以接连地沉积材料的第二层3’，使得所沉积的第二层3’一起形成弯管部7的第二管半部11。这样的增材制造机50在图5中示出，如下文进一步解释。
如图2和图3中所示，材料的第一层3和材料的第二层3’沿基本上与局部重力矢量gv重合的沉积方向d1沉积。此外，如在图2和图3中可以观察到的是，沉积方向d1基本上垂直于每个层3、3’、3”的延伸平面。也就是说，每个层3、3’、3”均沿沉积方向d1沉积，该沉积方向基本上垂直于层3、3’、3”的延伸平面，层3、3’、3”沉积到该延伸平面上。因此，由于两个基本上平直的内界定表面13、13’之间的角度a1的二等分线b1基本上平行于平面p1，因此两个基本上平直的内界定表面13、13’中的每个均提供了低的悬伸程度。此外，由于入口部17的中心轴线C1与出口部19的中心轴线C2之间的角度a2大致是0度，并且由于入口部17和出口部19的中心轴线C1、C2沿与局部重力矢量gv重合的方向延伸，因此能够在基本上没有悬伸的情况下制造入口部17和出口部19。这样，入口部17和出口部19中的每个均例如能够在制造工艺期间设置有椭圆形、卵圆形或基本上圆形的内界定表面17’、19’，而不具有任何悬伸。根据所示出的实施例，入口部17和出口部19中的每个均包括基本上圆形的内界定表面17’、19’，如在图1中最佳地观察到的那样。
U形弯圆管的典型设计难以由增材制造(AM)来制造。由于U形弯圆管的自然形状，无论任何定向，都很难避免大的悬伸。在固化期间，沿着重力方向gv具有大于45度的角度的悬伸结构主要由于重力而通常导致变形或不良表面。克服悬伸问题的常见方法是提高冷却速度、减慢打印速度或增加支承结构。然而，这些方案难以控制并且通常导致质量差或生产率低。尤其是在U形弯圆管内部增加支承结构的情况下，将极其难以从U形弯圆管内部移除支承件并且难以在潜在移除之后处理表面。而留下支承件不进行移除将会导致改变沿着U形弯管的通路的有效型面，这将会在流体通过的某些应用中引起不期望的压力变化。然而，由于管1的特征，因此能够在不使用支承结构并且不提高冷却速度或减慢制造速度的情况下、使用增材制造来制造管1。
根据所示出的实施例，管1在从入口部17到出口部19贯通管1的流动通路21中包括基本上恒定的有效横截面积A。这样，管1的内表面将对流动通过该管1的流体的流动具有较低影响，同时该管1具有适合于以快速且成本有效率的方式进行制造的条件和特性。
根据本公开的一些实施例，管1由金属材料形成。由此，提供管1，该管能够用于各种目的，包括传导高温流体，诸如燃烧气体、热废气等等。根据其它实施例，管1可以由另一类型材料、诸如聚合材料或陶瓷材料制造。
图4示出了制造管的方法100。该管可以是根据图1到图3中示出的实施例的管1。因此，下文中同时参照图1到图4。制造管1的方法100包括如下步骤：
-接连沉积110材料的第一层3，使得所沉积的第一层3一起形成管1的第一管部7的第一管半部5，以及
-接连沉积120材料的第二层3’，使得所沉积的第二层3’一起形成第一管部7的第二管半部11，
并且其中，沉积第二层3’，使得第二管半部11获得以小于100°的角度a1彼此汇合的两个基本上平直的内界定表面13、13’。
如图4中所示，接连沉积材料的第一层3和材料的第二层3’的步骤110、120可以包括如下步骤：
-沿沉积方向d1沉积122材料的第一层3和材料的第二层3’，
并且其中，接连沉积材料的第二层3’的步骤120包括如下步骤：
-沉积124材料的第二层3’，使得两个基本上平直的内界定表面13、13’之间的角度a1的二等分线b1基本上平行于沉积方向d1。
此外，如图4中所示，沿沉积方向d1沉积材料的第一层3和材料的第二层3’的步骤122可以包括如下步骤：
-沿基本上与局部重力矢量gv重合的沉积方向d1沉积126材料的第一层3和材料的第二层3’。
此外，如图4中所示，接连沉积材料的第二层3’的步骤120可以包括如下步骤：
-接连沉积128材料的第二层3’，使得两个基本上平直的内界定表面13、13’之间的角度a1在上文限定的范围内。
此外，如图4中所示，接连沉积材料的第一层3的步骤110可以包括如下步骤：
-接连112沉积材料的第一层3，使得第一管半部5获得基本上弧形的内界定表面15。
此外，如图4中所示，接连沉积材料的第一层3和材料的第二层3’的步骤110、120可以包括如下步骤：
-沉积129材料的第一层3和材料的第二层3’，使得第一管部7形成弯管部7。
此外，如图4中所示，方法100可以进一步包括如下步骤：
-接连沉积130材料的第三层3”，使得所沉积的第三层3”形成各自附连到第一管部7的入口部17和出口部19。
此外，如图4中所示，接连沉积材料的第三层3”的步骤130可以包括如下步骤：
-接连沉积132材料的第三层3”，使得入口部17和出口部19中的每个获得椭圆形、卵圆形或基本上圆形的内界定表面17’、19’。
此外，如图4中所示，接连沉积材料的第一层3、材料的第二层3’以及材料的第三层3”的步骤110、120、130可以包括如下步骤：
-接连沉积134材料的第一层3、材料的第二层3’以及材料的第三层3”，使得该管1在从入口部17到出口部19的流动通路21中获得基本上恒定的有效横截面积A。
此外，如图4中所示，接连沉积材料的第一层3、材料的第二层3’以及材料的第三层3”的步骤110、120、130可以包括如下步骤：
-接连沉积136材料层3、3’、3”，使得入口部17的中心轴线C1与出口部19的中心轴线C之间的角度a2在从0度到120度、诸如0度到90度的范围内，或者使得入口部的中心轴线(C1)与出口部的中心轴线(C2)平行，或者使得入口部的中心轴线(C1)与出口部的中心轴线(C2)可以具有任何空间方向。
根据本文描述的方法100，每个所沉积的材料层3、3’、3”均可以包括金属材料。
图5示意地示出了增材制造机50。增材制造机50包括沉积头32和马达(诸如步进马达)，这些马达布置用以改变沉积头32的位置。增材制造机50还包括控制结构35，该控制结构布置用以控制沉积头32的位置以及从沉积头32沉积的材料的沉积速率。该控制结构35包括计算机40。
本公开的一些实施例涉及一种计算机程序，该计算机程序包括如下指令，当程序由增材制造机50的计算机40执行时，这些指令使增材制造机50实施根据本文描述的一些实施例的方法100。因此，当该程序由增材制造机50的计算机40执行时，该计算机程序可以使增材制造机50通过接连沉积材料的第一层3、材料的第二层3’以及材料的第三层3”来制造根据图1到图3中示出的实施例的管1。应当理解，参照图4对方法100描述的各个实施例均能够与本文描述的控制结构35相组合。也就是说，该控制结构35可以配置用以执行方法100的方法步骤110、112、120、122、124、126、128、129、130、132、134和136中的任何一个方法步骤。
图6示出了计算机可读介质200，该计算机可读介质包括如下指令，当由增材制造机50的计算机40执行时，这些指令使增材制造机50实施根据一些实施例的方法100。
本领域技术人员会理解，制造管1的方法100可以由经编程的指令实施。这些经编程的指令通常由计算机程序构成，该计算机程序当在控制结构35中执行时确保该控制结构35实施期望的控制，诸如本文描述的方法步骤110、112、120、122、124、126、128、129、130、132、134和136。该计算机程序通常是计算机程序产品200的一部分，该计算机程序产品包括上面存储有计算机程序的合适的数字存储介质。
控制结构35可以包括计算单元，该计算单元可以采用基本上任何合适类型的处理器电路或微型计算机的形式，例如，用于数字信号处理的电路(数字信号处理器，DSP)、中央处理单元(CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(ASIC)、微处理器或可以解译和执行指令的其它处理逻辑。本文使用的表述“计算单元”可以表示处理电路系统，该处理电路系统包括多个处理电路，诸如，例如上述电路中的任何、一些或全部电路。
控制结构35还可以包括存储器单元，其中，该计算单元可以连接到该存储器单元，该存储器单元可以向计算单元例如提供所存储的程序代码和/或所存储的数据，该计算单元可能需要上述所存储的程序代码和/或所存储的数据来使其能够进行计算。该计算单元还可以适于将部分或最终计算结果存储在所述存储器单元中。该存储器单元可以包括物理装置，该物理装置用于临时或永久地存储数据或程序，即指令序列。根据一些实施例，该存储器单元可以包括集成电路，这些集成电路包括硅基晶体管。在不同的实施例中，该存储器单元可以包括例如存储卡、闪存、USB存储器、硬盘或用于存储数据的其它类似的易失性或非易失性存储单元，诸如，例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)等。
控制结构35连接到增材制造机50的部件，用于接收并且/或者发送输入和输出信号。这些输入和输出信号可以包括波形、脉冲或其它属性，输入信号接收装置可以将其检测为信息并且可以将其转换为能够由控制结构35处理的信号。然后，可以将这些信号供给到计算单元。一个或多个输出信号发送装置可以布置用以将来自计算单元的计算结果转换成输出信号，以用于传送到增材制造机50的其它部分和/或信号所针对的部件。用于接收和发送输入和输出信号的、与增材制造机50的相应部件相连的连接中的每个连接可以采用电缆、数据总线(例如，CAN(控制器局域网)总线、MOST(面向介质的系统传输)总线或一些其它总线配置)或无线连接当中的一个或多个的形式。
在所示出的实施例中，该增材制造机50包括控制结构35，但该控制结构可能替代性地是被完全地或部分地以两个或更多个控制结构或控制单元实施。
计算机程序产品200可以例如以数据载体的形式提供，该数据载体携带有计算机程序代码，该计算机程序代码当被加载到控制结构35的一个或多个计算单元中时用于执行根据一些实施例的方法步骤110、112、120、122、124、126、128、129、130、132、134和136中的至少一些步骤。该数据载体可以例如是如图6中所示的CDROM盘或ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电可擦除PROM))、硬盘、记忆棒、光存储装置、磁存储装置或者能够以非瞬态方式保持机器可读数据的任何其它适当的介质(诸如，磁盘或磁带)。该计算机程序产品还可以以服务器上的计算机程序代码的形式提供，并且可以例如经由互联网或内联网连接或经由其它有线或无线通信系统远程地下载到控制结构35。
应当理解，前述是对各种示例实施例的说明，并且本公开仅由所附权利要求书限定。本领域技术人员将认识到，在不脱离如由所附权利要求书所限定的本公开的范围的情况下，可以修改示例实施例，并且可以组合示例实施例的不同特征，以产生除本文中描述的那些实施例之外的实施例。
如本文所用，术语“包括”或“包含”是开放式的，并且包括一个或多个所述特征、元件、步骤、部件或功能，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、元件、步骤、部件、功能或上述的集合。
从上文可以理解，根据方法100，材料的第一层3、材料的第二层3’以及材料的第三层3”接连地沉积到彼此上，并且彼此结合，以便形成连贯结构。此外，根据方法100，材料的第一层3、材料的第二层3’以及材料的第三层3”被接连形成并且彼此结合，以便形成连贯结构。因此，在本公开上下文中，术语“沉积”可以由术语“形成”替代。
如本文所用，术语“层”旨在表示打印一层或多层。
如本文所用，术语“基本上平行于”可以涵盖所指对象之间的角度小于7度。
如本文所用，术语“基本上重合”可以涵盖所指对象之间的角度小于7度。
如本文所用，术语“基本上垂直于”可以涵盖所指对象之间的角度在83度到97度的范围内。
如本文所用，术语“基本上平直”可以涵盖所指对象与平坦平面的形状偏差小于10％，并且在本文中旨在包括略微弯曲的表面，诸如尖拱或弓形。
如本文所用，术语“基本上弧形”可以涵盖所指对象与弧形结构的形状偏差小于10％。
如本文所用，术语“基本上圆形”可以涵盖所指对象与圆形形状偏差小于10％。
如本文所用，术语“基本上恒定”可以涵盖所指方面变化小于10％。
如本文中所指，管1可以使用属于以下类别的增材制造工艺制造：还原光聚合、立体光刻、材料喷射、粘合剂喷射、粉末床融合、材料挤出、定向能量沉积、选择性激光熔化/烧结或片材层压。类似地是，如本文所指的方法100可以是属于以下类别的制造方法：还原光聚合、立体光刻、材料喷射、粘合剂喷射、粉末床融合、材料挤出、定向能量沉积、选择性激光熔化/烧结或片材层压。

Claims (6)

1.一种制造管(1)的方法(100)，其中，所述方法(100)包括如下步骤：
-接连沉积(110)材料的第一层(3)，使得所沉积的第一层(3)一起形成所述管(1)的第一管部(7)的第一管半部(5)，以及
-接连沉积(120)材料的第二层(3’)，使得所沉积的第二层(3’)一起形成所述第一管部(7)的第二管半部(11)，
并且其中，沉积所述第二层(3’)，使得所述第二管半部(11)获得以小于100°的角度(a1)彼此汇合的两个基本上平直的内界定表面(13、13’)，并且其中，接连沉积所述材料的第一层(3)和所述材料的第二层(3’)的步骤(110、120)包括如下步骤：
-沿沉积方向(d1)沉积(122)所述材料的第一层(3)和所述材料的第二层(3’)，
并且其中，接连沉积所述材料的第二层(3’)的步骤(120)包括如下步骤：
-沉积(124)所述材料的第二层(3’)，使得所述两个基本上平直的内界定表面(13、13’)之间的所述角度(a1)的二等分线(b1)基本上平行于所述沉积方向(d1)；
-沉积(129)所述材料的第一层(3)和所述材料的第二层(3’)，使得所述第一管部(7)形成弯管部(7)；
并且其特征在于，沿基本上与局部重力矢量(gv)重合的沉积方向(d1)沉积(126)所述材料的第一层(3)和所述材料的第二层(3’)；以及
接连沉积(130)材料的第三层(3”)，使得所沉积的第三层(3”)形成入口部(17)和出口部(19)，所述入口部(17)和出口部(19)各自均附连到所述第一层(3)和所述第二层(3’)的所述第一管部(7)，使得所述入口部的中心轴线(C1)和所述出口部的中心轴线(C2)平行，并且其中，所述弯管部(7)的竖直截面(cr7)垂直于穿过所述管(1)的期望流动方向。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，接连沉积所述材料的第一层(3)的步骤(110)包括如下步骤：
-接连(112)沉积所述材料的第一层(3)，使得所述第一管半部(5)获得基本上弧形的内界定表面(15)。
3.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，接连沉积所述材料的第三层(3”)的步骤(130)包括如下步骤：
-接连沉积(132)所述材料的第三层(3”)，使得所述入口部(17)和所述出口部(19)中的每个均获得椭圆形、卵圆形或基本上圆形的内界定表面(17’、19’)。
4.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，接连沉积所述材料的第一层(3)、所述材料的第二层(3’)以及所述材料的第三层(3”)的步骤(110、120、130)包括如下步骤：
-接连沉积(134)所述材料的第一层(3)、所述材料的第二层(3’)以及所述材料的第三层(3”)，使得所述管(1)在从所述入口部(17)到所述出口部(19)的流动通路(21)中获得基本上恒定的有效横截面积(A)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法(100)，其中，每个所沉积的材料层(3、3’、3”)均包括金属材料。
6.一种计算机可读介质(200)，所述计算机可读介质包括指令，当由增材制造机(50)的计算机(40)执行时，所述指令使所述增材制造机(50)实施根据权利要求1到5中任一项所述的方法(100)。
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