CN115004187A - 车辆部件的三维打印方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于三维(3D)打印的计算机实施方法，例如用于3D打印车辆(100、102、104)的备用零件(301)的计算机实施方法。本公开还涉及一种相应的布置(200)并且涉及一种计算机程序产品。

Description

车辆部件的三维打印方法

技术领域

本公开涉及一种用于三维(3D)打印的计算机实施方法，例如用于3D打印车辆备用零件的计算机实施方法。本公开还涉及一种相应布置和一种计算机程序产品。

背景技术

近年来，3D打印技术(也称为3D打印)取得了巨大进步，推动了可以用于3D打印的不同类型材料的界限，以及使用这样的3D打印技术制造的物体的质量和机械强度的改进。

3D打印提供了一种使用许多不同3D打印技术快速生产物体的方法，包括立体光刻、选择性激光烧结和熔丝制作(FFF)，也称为熔融沉积建模(FDM)。尽管与诸如注塑、铣削或铸造之类的传统制造技术相比，使用3D打印来制作物体很快，但取决于物体的大小，仍可能需要数小时。另外，可以打印的物体的最大尺寸可能受到3D打印机的打印尺度(或托盘尺寸)的限制。

在US20150057784中公开了3D打印改进的示例，其中，通过分割输入作业和/或将输入作业的零件组合在一起来改进3D打印过程，由此提高3D打印机的利用率。

具体而言，根据US 20150057784的方法通过提供将作业分成多个零件来提高吞吐量并且减少打印延迟，这些零件可以通过下列步骤在单个3D打印机上或在多于一个3D打印机上并行打印：使用预先打印或预先形成的块结合打印好的零件来完成作业；在单个打印尺度内(即在单个3D打印机的打印托盘内)组合多个作业；重新定向物体；使作业能够被即时(即，在现有的单独作业时正在被打印的同时)添加，以便不同的物体可以从托盘上方不同的垂直高度开始，使得能够在打印期间修改或取消作业；使得能够在打印期间移除作业；以及使得能够在物体的整个3D设计已经完成之前开始打印。

当3D打印的零件要替换使用传统制造技术制造的原始零件时，可能不期望打印原始零件的精确副本。与原始零件相比，3D打印的零件可能具有不同的机械和结构特性。与使用传统制造技术制造的原始零件相比，用于3D打印的材料可能会表现出使3D打印的副本在机械上较差的特性。

除了上述问题之外，从一般的角度来看，在一些情况下，与制造原始零件时相比，可能期望允许3D打印的零件的设计者具有稍大的灵活性。考虑到上述问题，将期望提供进一步的提升以改进零件的3D打印，从而替换使用传统制造技术制造的原始零件。

发明内容

根据本公开的一个方面，上述问题至少部分地通过一种用于车辆的至少一个部件的三维(3D)打印的计算机实施方法来缓解，该方法包括下列步骤：在处理单元处，接收形成第一车辆部件的请求；使用该处理单元，获取第一车辆部件的第一3D边界空间；使用该处理单元，基于请求和第一3D边界空间形成第一车辆部件的3D模型；以及使用该处理单元，指示3D打印机打印3D模型。

本公开的总体思想是实施一种基于部件的3D模型来3D打印车辆的部件的方法。3D模型进一步具有与部件的3D边界空间的关系，诸如在一些实施例中，与部件将被布置或安装的位置相关。形成部件的3D模型可能例如在空间上受到第一3D边界空间的限制，并且可能不具有原始车辆部件的确切形状或外形。原始车辆部件通常可能基于针对具体制造方法的广泛机械设计和优化，并且有时可能不利于3D打印原始车辆部件。在这些情况下，可能有必要向部件添加材料，以便能够应对部件的机械负载。然而，用于安装车辆部件的3D空间可能会受到限制，因此不可能在不考虑安装和操作空间的情况下向原始车辆部件的模型添加材料。本方法通过为车辆部件形成第一3D边界空间、勾勒出车辆部件的3D空间限制来解决这一问题。在打印3D模型之后，车辆部件可以被安装在车辆中并且车辆可以继续运行，直到可以安装原始车辆部件或备用零件为止。

车辆通常可以是任何类型的车辆，诸如公共汽车、卡车、小汽车之一，或任何形式的建筑设备或工作机器。车辆还可以是纯电动车辆(PEV)和混合动力电动车辆(HEV)中的至少一种。车辆也可以是海上船舶。

根据本公开，包括接收形成第一车辆部件的请求的步骤。该请求可能在处理单元处被接收并且该请求可以通过自动控制系统或通过用户交互完成。例如，该请求可以由在维修中心或售后市场车辆部件供应商处工作的人工操作员完成。该请求可以包括第一车辆部件的第一3D模型和/或第一车辆部件的零件号。该请求可以进一步由车辆操作员完成。

在接收到形成第一车辆部件的请求后，可以获取第一车辆部件的第一3D边界空间。第一3D边界空间可以例如从车辆部件的数据库下载并且可以由车辆制造商、车辆部件制造商、维修中心或售后市场部件供应商提供。还可能使用第一车辆部件的零件号从数据库下载原始车辆部件形式的第一车辆部件的3D模型。另外，数据库可以包括关于车辆部件的附加信息，诸如车辆零件号、维修中心的可用性、中央储存设施的可用性、整体尺寸、关于车辆部件可以应对的操作和最大负载的结构数据、用来制造车辆部件的材料、可以用来3D打印车辆部件的材料、可以用来3D打印车辆部件的打印技术，以及车辆部件所需的机械公差。另外，关于车辆部件的这种信息可以形成用于形成第一车辆部件的请求的一部分。

基于形成第一车辆部件的请求和用于第一车辆部件的第一3D边界空间，为第一车辆部件形成3D模型。在一些实施例中，所形成的3D模型可以在功能上与原始车辆部件相同，但在形状、重量和材料上可以不同。在一个示例中，形成3D模型考虑了3D打印机可用的3D打印材料，特别是3D打印材料的材料特性。

3D模型可以为用于表示车辆部件的3D模型的任何已知的计算机生成的文件格式。处理单元可以通过互联网连接到3D模型数据库，或者该3D模型数据库可以位于处理单元本地。该3D模型可以为任何常见的文件格式，诸如但不限于STL、OBJ、FBX、COLLADA、3DS、IGES；STEP和VRML/X3D。

在为第一个车辆部件形成3D模型后，指示3D打印机打印3D模型。在一些实施例中，3D打印机可以位于专门进行3D打印的制造设施中。这样的制造设施也可以是配备有3D打印机的传统机械车间。在一些其它实施例中，3D打印机可以被布置在本地，诸如与车辆(或专用的移动维修车辆)一起。

被发送到3D打印机的指令可以包括与3D打印机的每个打印步骤相关的数据(逐层数据)，该数据格式为3D打印机可读的。可替选地，处理单元可以将形成的3D模型发送到3D打印机，3D打印机进而将形成的3D模型转换成机器指令或用于打印形成的3D模型的打印步骤。

可以使用任何3D打印技术来打印常见的3D模型。3D打印也可以被称为增材制造，其中，材料以逐层方式添加到正被打印的物体，这与减材制造(铣削、钻孔、车削)相反，在减材制造中，材料被从坯料中去除以形成物体。

3D打印机可以使用任何已知的3D打印技术，诸如选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)、电子束熔化(EBM)或3D弧焊。在3D弧焊中，3D打印头被焊枪取代。3D弧焊可以在3轴和5轴上进行。

在实施例中，第一车辆部件的第一3D边界空间取决于在第一车辆部件的车辆上的预期安装位置附近的预定义物理边界。这允许第一车辆部件的3D模型形成为具有与原始车辆部件相比不同的3D形状，并且可以允许3D模型适应具体的3D打印方法。另外，从形成的3D模型打印的第一车辆部件可以使用不同的、可能更弱但更具成本效益的打印材料制造。通过使3D模型基于第一车辆部件和相关的3D边界空间，3D模型可以通过例如使模型的多个部分具有更大的横截面面积来考虑材料的差异。以上的一个非限制性示例是车辆的下控制臂或下叉臂。该下控制臂的适于与车辆接合并安装至车辆的多个部分可以包括下控制臂的第一预定义物理边界。考虑到在车辆使用期间车轮上下移动时下控制臂和悬架总成的移动，车身、车辆悬架总成与下控制臂之间的距离可以包括第二物理边界。使用所述第一和第二物理边界，可以在车辆上形成、打印、安装和使用下控制臂的3D模型，而在悬架总成上下移动期间没有任何干扰或结垢。

在另一实施例中，方法可以包括：在处理单元处，接收车辆的不期望操作的第一指示；使用处理单元，将至少第一车辆部件识别为与车辆的不期望操作相关。基于车辆的不期望操作的指示，该处理单元可以识别出第一车辆部件可能是车辆的不期望操作的可能来源。第一车辆部件可能磨损、部分损坏或完全失效，因此需要更换车辆部件。

例如，第一车辆部件可以是发动机部件、悬架部件、动力传动系统部件或任何其它车辆部件。本公开可以有益于安全和高效车辆操作所需的任何车辆部件。可以使用一个或多个车载传感器检测车辆的不期望操作的第一指示并且由处理单元接收第一指示。在一个实施例中，这样的处理单元可以是通常作为车辆的车载部件提供的电子控制单元(ECU)。相应地，该传感器可以例如包括用于确定“车辆内部和周围正发生什么(what is happeningwithin and in a surrounding of the vehicle)”的传感器，例如包括雷达、LiDAR传感器和/或摄像头中的至少一个。用于测量速度、振动、加速度、倾斜度、扭矩、车辆质量等的其它传感器可以同样用于确定车辆要执行的期望的总体行动计划。

在进一步实施例中，至少第二车辆部件被识别为与车辆的不期望操作相关。这在确切的车辆部件有故障并且可能无法直接确定车辆的不期望操作的原因的情况下是有益的(例如，在不确定不期望操作的原因的情况下)。然后，该方法可以适于确定第一和/或第二车辆部件是车辆的不期望操作的可能原因。

在一个实施例中，第二车辆部件被定义为第一车辆部件的第一3D边界空间。例如，当第二车辆部件可以被第一车辆部件完全包围时，可以使用二次制造技术将第一车辆部件的3D打印的模型和相关的3D边界空间制造到第二车辆部件中。这允许在可能已知对第一车辆部件和第二车辆部件中的确切一个有故障的了解之前开始打印形成的3D模型。

在另一实施例中，3D模型进一步基于第二车辆部件形成。这是有益的，因为车辆部件的形成和打印的3D模型可以基于第一和第二车辆部件两者，其中，第一和第二车辆部件形成3D模型。一个非限制性示例可以是其中车辆部件包括彼此安装的第一和第二车辆部件。例如，传统的制造技术可以使得单独地生产第一和第二车辆部件并随后将它们安装在一起以形成车辆部件在经济上更有益。然而，3D打印技术可以允许将第一和第二车辆部件打印成一个单个零件。这可以进一步允许打印更坚固的零件，因为不必存在用于将第一和第二车辆部件安装在一起的接口。

除了上文所述的之外，当超过一个车辆部件被识别为与车辆的不期望操作相关时，使用第一3D边界空间还允许如下3D模型的3D打印开始，该3D模型是所识别的车辆部件的形状或外形的几何组合。作为第一车辆部件和第二车辆部件的组合的这种3D模型可以被称为公共3D模型。该步骤可以在已识别的车辆部件中的确切一个车辆部件已经被识别为车辆的不期望操作源之前执行。在识别出确切的一个故障车辆部件之前，可能需要由维修技术人员检查车辆，并且因而，该方法可以通过基于手头上接近发生车辆的不期望操作的早期指示时的最佳认知开始3D打印，来减少替换车辆部件所需的时间。由于不打印两个完全单独的零件，因此该方法可以允许减少打印时间。这允许车队运营商减少车辆停机时间并且进而提高车辆的生产率，特别是当车辆是商用车辆时。公共3D模型可以进一步基于第一车辆部件和第二车辆部件之间的形状相似性，同时考虑对应的3D边界空间。

根据本公开，可能基于第一和第二车辆部件中的每一个的3D模型，比较第一和第二车辆部件中的每一个的3D模型以识别它们之间的形状相似性，基于形状相似性形成第一和第二车辆部件的公共3D模型，并指示3D打印机打印公共3D模型。

识别形状相似性可能涉及使用算法或算法的组合。在一些实施例中，这可能涉及将第一车辆部件的3D模型拟合到第二车辆部件的3D模型和评估结果的迭代。在已经执行和评估了所有迭代之后，处理单元可以选定在形状相似性方面具有最高数值的迭代。当已经达到用于第一和第二车辆部件中的每一个的3D模型之间的足够高或高于阈值时，该算法也可以停止迭代。形状相似性可以是形状相似性的数值。在识别形状相似性期间，第一车辆部件和第二车辆部件可以关于彼此在3轴上旋转。识别形状相似性的步骤期间的附加考虑事项可能涉及评估3D可打印性，以便选择具有较低形状相似性但对3D打印更快的迭代，而不是选定具有最高形状相似性的迭代。

作为简化的说明性示例：第一螺栓和第二螺栓具有相同主体(直径、长度和螺纹标准)，但第一螺栓具有外六角螺栓头，第二螺栓具有内六角头，可以被确定为在两个螺栓的主体方面具有形状相似性。形状相似性的另一示例可能涉及左手侧和右手侧的下控制臂。每个侧控制臂对于车辆的对应侧可以是唯一的，但可以共享中心主体部分、衬套连接或球接头连接，由此在左手侧和右手侧下控制臂之间形成形状相似性。

在实施例中，3D模型取决于3D打印机的指定打印技术。3D模型可以基于期望或可用的3D打印机以不同方式形成。例如，可以使用附加的加强体形成3D模型，以考虑3D打印机中使用的材料的结构强度。另外，3D打印机可能需要3D模型包含支撑件或附加材料，以在模型被3D打印时加强或支撑模型。3D模型还可以包含过量材料以改进悬垂体的打印。3D模型还可以包含过量材料，以允许在第二制造步骤期间生产的零件的正确公差。

在另一实施例中，3D模型取决于3D打印机的预定移动方案。形成3D模型可以考虑3D打印机的预定移动方案。这种预定的移动方案可以是线性移动，其中，打印头在一个平面中移动，然后继续到随后的平面。这样的打印机可以被称为3轴3D打印机。另一类型的3D打印机可能使用5轴来移动打印头。5轴3D打印机可以直接打印到不规则表面上，并允许打印更复杂的3D模型，并且不像3轴3D打印机那样受限于在XY平面上逐层打印。

在一个实施例中，该方法可以进一步包括下列步骤：在处理单元处，接收车辆的不期望操作的第二指示；以及使用处理单元，基于第二指示更新3D模型。车辆的不期望操作的第二指示可以基于处理单元正在接收的附加传感器数据。基于车辆不期望操作的第二指示，3D模型可以被更新，以表示与车辆的不期望操作的第一指示和第二指示相关的车辆部件。换言之，第二指示可以允许确定两个车辆部件中的哪一个有故障并且更新3D模型以表示有故障的车辆部件。3D模型的更新可以在3D打印已经开始后进行。

此外，第一指示基于从车辆所包括的传感器接收的信息。车辆的不期望操作的指示可以基于来自多个传感器的，由处理单元通过控制器局域网(CAN总线)接口接收的车载传感器数据。多个传感器也可以形成用于通过有线和/或无线连接将传感器数据传输到处理单元的单独系统的一部分。该传感器数据可以包括与车辆部件相关的数据，诸如温度数据、振动数据、电负载数据、扭矩负载数据、速度传感器数据、力数据、流体流量数据和/或光学数据。一个以上的传感器可以感测单个车辆部件的数据，或者一个传感器可以感测与多个车辆部件相关的数据。该传感器数据由处理单元接收，并且该处理单元可以基于该数据确定车辆的不期望操作的第一指示。

在另一实施例中，识别第一车辆部件和第二车辆部件的步骤包括：使用处理单元，识别与不期望操作相关的多个车辆部件；使用处理单元并且针对多个车辆部件中的每一个，确定以不期望的方式影响车辆操作的可能性；以及使用处理单元，选定被识别为具有最高可能性的第一车辆部件和第二车辆部件。识别与不期望操作相关的多个部件可以基于错误方案或诸如诊断故障代码(DTC)之类的故障代码。

诊断故障代码可以基于在正常操作范围外操作的传感器数据。基于识别出与车辆的不期望操作相关的多个车辆部件，可以确定以不期望方式影响车辆操作的可能性。以不期望方式影响操作的可能性可以使用计算车辆部件的数值概率值的算法来完成。可替选地，以不期望方式影响车辆操作的可能性可以使用机器学习技术来完成。处理单元可以使用以不期望方式影响操作的可能性来选定具有最高可能性的第一和第二车辆部件。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于车辆的至少一个部件的三维(3D)打印的布置，该布置包括3D打印机和处理单元，其中，该布置适于：在处理单元处，接收形成第一车辆部件的请求；使用处理单元，获取第一车辆部件的第一3D边界空间；使用处理单元，基于请求和第一3D边界空间形成第一车辆部件的3D模型；以及使用处理单元，指示3D打印机打印3D模型。本公开的该方面的效果和优点在很大程度上类似于上文关于本公开的先前方面所讨论的那些效果和优点。

根据本公开的进一步方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括其上存储有计算机程序装置的非暂时性计算机可读介质，该计算机程序装置用于操作处理单元以执行对车辆的至少一个部件的三维(3D)打印，其中，计算机程序产品包括：在处理单元处，接收形成第一车辆部件的请求的代码；使用处理单元，获取第一车辆部件的第一3D边界空间的代码；使用处理单元，基于请求和第一3D边界空间形成第一车辆部件的3D模型的代码；以及使用处理单元，指示3D打印机打印3D模型的代码。本公开的该方面的效果和优点在很大程度上类似于上文关于本公开的先前方面所讨论的那些效果和优点。

计算机可读介质可以是任何类型的存储设备，包括可移动非易失性随机存取存储器、硬盘驱动器、软盘、CD-ROM、DVD-ROM、USB存储器、SD存储卡中的一种，或本领域已知的类似计算机可读介质。

本公开的进一步优点和有利特征在以下说明和从属权利要求中公开。

附图说明

参考附图，下面是对作为示例引用的本公开的实施例的更详细说明。

在附图中：

图1A示出了卡车，图1B示出了公共汽车，并且图1C示出了轮式装载机，在它们中可以结合有根据本公开的控制系统；

图2示出了根据本公开的当前优选实施例的概念性布置；

图3A至图3B例证了图2中所示的布置的操作；并且

图4A至图4B示出了用于执行根据本公开的方法的处理步骤。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本公开，其中示出了本公开的当前优选实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式体现，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底和完整，并且将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。相同的附图标记始终指代相同的元件。

现在参考附图，特别是图1A，其中描绘了例证性车辆，这里示出为卡车100，其中可以结合有根据本公开的布置200(如图2中所示)。布置200当然可以以稍微不同的方式在如图1B中所示的公共汽车102、如图1C中所示的轮式装载机104、小汽车、公共汽车等中实施。除了在车辆中结合有布置200，该布置可以被布置在车辆之外，例如在远程设施处，诸如可能在维修中心处。

该车辆例如可以是电动或混合动力车辆之一，或者可能是燃气、汽油或柴油车辆。车辆包括电机(在电动或混合动力车辆的情况下)或发动机(诸如在燃气、汽油或柴油车辆的情况下的内燃机)。车辆可以进一步为手动操作的、完全自主的或半自主的。

图2示出了布置200的概念性和例证性实施方式，布置200包括处理单元202。在一些实施例中，处理单元202可以从一个或多个传感器204接收数据，传感器204为诸如振动传感器等，下文将进一步详述。处理单元204进一步包括通信单元206，以与传感器204进行有线或无线通信。另外，通信单元206可以与远程处理单元通信，诸如被布置在维修中心(未示出)的服务器。该布置进一步包括3D打印机210，3D打印机210通过被示出为第二通信单元208的通信接口与处理单元202通信。3D打印机210可以被远离处理单元202地布置在制造设施或制造公司处。处理单元与3D打印机210之间的通信可以使用互联网来完成。处理单元202可以进一步与服务器通信，服务器包括车辆部件的数据库212，数据库212包括用于所述车辆部件的3D模型和3D边界空间。通过连接到数据库212，处理单元202可以下载或接收(被发送)用于对应的车辆部件的3D边界空间。

作为参考，处理单元202例如可以表现为通用处理器、应用程序专用处理器、包含处理部件的电路、一组分布式处理部件、一组被配置成用于处理的分布式计算机、现场可编程门阵列(FPGA)等。该处理器可以是或包括用于进行数据或信号处理或用于执行存储在存储器中的计算机代码的任何数量的硬件部件。该存储器可以是用于存储数据和/或计算机代码的一个或多个设备，以完成或促进本说明中描述的各种方法。该存储器可以包括易失性存储器或非易失性存储器。该存储器可以包括用于支持本说明的各种活动的数据库部件、对象代码部件、脚本部件或任何其它类型的信息结构。根据例证性实施例，任何分布式或本地存储器设备都可以与本说明的系统和方法一起使用。根据例证性实施例，该存储器可通信地连接到处理器(例如，经由电路或任何其它有线、无线或网络连接)，并且包括用于执行本文所述的一个或多个过程的计算机代码。

在布置200的操作期间，处理单元202可以从传感器204读取包括车辆和车辆部件数据在内的数据。该数据可以由处理单元202分析，以便确定任何不期望的车辆操作。可替选地，可以将该数据从处理单元202无线地传送到连接互联网的服务器(未明确示出)，在服务器中分析数据。结果可以被转发回处理单元202，并且当处理单元被布置在车辆上时，可以将结果显示给车辆操作员。该结果也可以被转发到维修中心，在维修中心，AI(人工智能)计算机或人工维修技术人员可以确定一个或多个车辆部件可能有故障并且需要维修或更换。处理单元202可以接收形成第一车辆部件的请求。请求可以使用车辆操作员、AI计算机或维修技术人员来完成。请求可以包括使得第一车辆部件能够通过在数据库212中的查找而被识别的信息，或者请求可以包括第一车辆部件的完整3D模型，该3D模型包括公差、可能的打印材料以及进一步的第一车辆部件属性。

图2中所示的3D打印机210可以使用任何已知的3D打印技术并且可以是选择性激光烧结(SLS)打印机、选择性激光熔化(SLM)打印机、电子束熔化(EBM)打印机或3D弧焊打印机。

进一步参考图3A和图4A，其中呈现了如图2中所示的布置200的一般操作，以将图3A中所示的车辆部件301三维(3D)打印成将被安装在车辆的发动机舱内的冷却剂水箱301。例如，冷却剂水箱301可能损坏并泄漏冷却剂，由此需要更换。

图4A示出了：在处理单元202处，接收S1车辆的不期望操作的第一指示的步骤；以及使用处理单元202，将至少第一车辆部件301识别S2为与车辆的不期望操作相关的步骤。步骤S1和S2都可以在接收S3形成第一车辆部件301的请求的步骤之前执行。第一指示可以基于来自传感器204的传感器数据，并且第一指示可以用于识别出至少第一车辆部件301与车辆的不期望操作相关。如上所述，可以在车辆中包括多个传感器204。

处理单元202随后接收S3形成第一车辆部件301的请求。该请求可以源自分析来自车辆的车辆传感器204的传感器数据的自动化维修系统。可替选地，该请求可以由查看来自车辆传感器204的传感器数据的维修技术人员完成，或者由车辆操作员完成。在一个示例中，向车辆操作员呈现关于车辆的不期望操作以及来自车辆传感器204的传感器数据以及与传感器数据相关的阈值的信息。车辆操作员可以查看发送请求的信息。该请求也可以由车辆操作员完成，在已经手动查看了车辆并跟踪不期望操作的来源之后，在图形用户界面(GUI)中选定车辆部件。

在接收到形成第一车辆部件的请求之后，处理单元202获取S4用于第一车辆部件301的第一3D边界空间310。图3A示出了用于第一车辆部件的3D边界空间310的第一示例。在图3A中，第一车辆部件301的第一3D边界空间310被定义为第一车辆部件301的打印的3D模型不能超过的围绕第一部件301的3D空间，以便避免第一车辆部件301的打印的3D模型以及车辆的周围车身和进一步车辆部件被妨碍。换言之，第一3D边界空间310限制3D打印的第一车辆部件301的形状，以便该3D打印的第一车辆部件301在其被安装到车辆时适合。

第一3D边界空间301还可以包括关于与将3D打印的模型移动到安装位置相关的第一车辆部件301的3D打印模型的最大尺寸的信息。这样的尺寸可以基于当第一车辆部件301被移动到安装位置而不是在安装之后被第一车辆部件301的3D打印模型妨碍的其它车辆部件。

处理单元202进一步基于请求和在步骤S4中获取的第一3D边界空间310形成S5第一车辆部件301的3D模型。该请求可以包括3D模型的结构、机械和材料限制，这些限制可以与形成3D边界空间310的一部分的3D体积和尺寸约束相结合。步骤S5可以包括迭代地完成以便基于请求和第一3D边界空间310优化3D模型的子步骤(未示出)。在步骤S5中形成的3D模型可以包括在3D打印机上打印3D模型所必要的信息，以及基于3D模型完成物理第一车辆部件301所需的任何必要的二次制造步骤。3D模型可以是准备好发送到3D打印机的打印文件的形式。

处理单元202进一步指示S6 3D打印机打印3D模型。指令可以通过机器对机器接口从处理单元202发送到3D打印机。

图3B示出了第一车辆部件和第二车辆部件的侧视图，第一车辆部件和第二车辆部件的形式为用于引导发动机上的皮带的第一皮带从动轮320和第二皮带从动轮321。第一皮带从动轮320和第二皮带从动轮321各自包括用于接收轴承的匹配开口322。图3B进一步示出了包括对应的3D边界空间310、311的第一皮带从动轮320和第二皮带从动轮321。图3B进一步示出了第一皮带从动轮320和第二皮带从动轮321的组合形式的打印的车辆部件302。打印的车辆部件包括用于接收轴承的开口322，该开口与所示的用于第一皮带从动轮320和第二皮带从动轮321的开口322相匹配。车辆部件302进一步包括与第一皮带从动轮320的外边缘313一致的外边缘325，以及使用分离狭槽324形成的多个连接部323。连接部323延伸并且连接第二皮带从动轮321的外表面312以及第一皮带从动轮320的内表面314。按图3B中示出的车辆部件302，车辆部件可以被安装到发动机并且用作第二皮带从动轮320。此外，通过移除连接部323，车辆部件302可以变成第一皮带从动轮321。连接部323的去除可以使用二次制造技术来完成。

使用所公开的方法形成3D模型允许在准确了解第一或第二车辆部件320、321是否是车辆的不期望操作的可能原因之前进行对3D模型的打印。

形成组合第一和第二车辆部件320、321的3D模型可以通过第一车辆部件的3D模型和3D边界空间中的一个关于第二车辆部件的3D模型和3D边界空间的旋转来完成。组合第一和第二车辆部件的最有利的3D模型也可以被称为公共3D模型。

图4B示出了图4A中所示方法的可替选实施例，其中，处理单元202接收S10车辆的不期望操作的第一指示。该指示可以基于从传感器204收集的传感器数据。基于S10中不期望操作的第一指示，处理单元202识别S11与不期望操作相关的多个车辆部件，之后使用处理单元202并针对多个车辆部件中的每一个，确定S12以不期望方式影响车辆操作的可能性。该确定可以使用基于车辆故障统计结合传感器数据的计算机算法来完成。基于确定S12影响车辆操作的可能性，可以完成使用处理单元202选定S13被识别为具有最高可能性的第一车辆部件和第二车辆部件的步骤。该步骤选定最可能影响车辆操作的车辆部件。在选定第一部件和第二部件之后，该方法可以将第一部件和第二部件呈现给维修技术人员或车辆操作员。然后，该方法可以通过处理单元202以关于图4A的步骤S3至S6所公开的方式，接收形成第一车辆部件的请求而继续进行。

图4B进一步示出了在处理单元202处接收S14车辆的不期望操作的第二指示的步骤。第二指示可以基于由处理单元202接收的附加传感器数据204，或车辆操作员输入。例如，操作员可以通过向操作员界面输入信息来附加在选定S13步骤中选定的第一车辆部件和第二车辆部件。基于车辆的不期望操作的第二指示，该方法在更新S15步骤中，处理单元可以更新3D模型。当3D打印机210允许在打印期间修改打印作业时，该步骤是有益的，因为3D模型的打印可以在确定要打印的确切车辆部件之前开始。

本公开预期在任何机器可读介质上用于完成各种操作的方法、设备和程序产品。本公开的实施例可以使用现有的计算机处理器来实现，或者通过用于为此或另一目的而结合的适当系统的专用计算机处理器来实现，或者通过硬连线系统来实现。本公开范围内的实施例包括程序产品，程序产品包括机器可读介质，以承载或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构。这样的机器可读介质可以是通用或专用计算机或具有处理器的其它机器可访问的任何可用介质。

举例来说，这样的机器可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储设备，或可以用于携带或存储期望程序代码的任何其它介质，期望程序代码为机器可执行指令或数据结构的形式并且可以由通用或专用计算机或具有处理器的其它机器访问。当信息通过网络或另一通信连接(硬连线、无线或者是硬连线或无线的组合)传输或提供给机器时，机器会将连接适当地视为机器可读介质。因而，任何这样的连接都被恰当地称为机器可读介质。以上的组合也被包括在机器可读介质的范围内。机器可执行指令包括例如指令和数据，这些指令和数据使通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行特定功能或功能组。

尽管附图可能示出了方法步骤的具体顺序，但是步骤的顺序可能与所描绘的不同。另外，可以同时或部分同时执行两个或更多步骤。这种变化将取决于所选择的软件和硬件系统以及设计师的选择。所有这些变体都在本公开的范围内。同样地，软件实施方式可以用标准编程技术通过基于规则的逻辑和其它逻辑来完成，从而完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决策步骤。

另外，尽管已经参考其具体例证性实施例描述了本公开，但是对于本领域技术人员而言，许多不同的改变、修改等将变得显而易见。

通过对附图、本公开和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践要求保护的公开时可以理解和实现所公开实施例的变体。此外，在权利要求中，“包括…”一词不排除其它元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。

Claims (24)

1.一种用于车辆(100、102、104)的至少一个部件的三维(3D)打印的计算机实施方法，所述方法包括下列步骤：

-在处理单元(202)处，接收形成第一车辆部件(301)的请求，

-使用所述处理单元，获取所述第一车辆部件的第一3D边界空间(310)，

-使用所述处理单元，基于所述请求和所述第一3D边界空间形成所述第一车辆部件的3D模型，以及

-使用所述处理单元，指示3D打印机(210)打印所述3D模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一车辆部件的所述第一3D边界空间取决于在所述第一车辆部件的预期安装位置附近的预定义物理边界。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括下列步骤：

-在所述处理单元处，接收所述车辆的不期望操作的第一指示，

-使用所述处理单元，将至少所述第一车辆部件识别为与所述车辆的所述不期望操作相关。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，至少第二车辆部件被识别为与所述车辆的所述不期望操作相关。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二车辆部件被定义为所述第一车辆部件的所述第一3D边界空间。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述3D模型进一步基于所述第二车辆部件而形成。

7.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述3D模型取决于所述3D打印机的指定打印技术。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述3D模型取决于所述3D打印机的预定移动方案。

9.根据权利要求3至6中的任一项所述的方法，进一步包括下列步骤：

-在处理单元处，接收车辆的不期望操作的第二指示，以及

-使用所述处理单元，基于所述第二指示更新所述3D模型。

10.根据权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，所述第一指示基于从所述车辆所包括的传感器接收的信息。

11.根据权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，识别所述第一车辆部件和所述第二车辆部件的所述步骤包括：

-使用所述处理单元，识别与所述不期望操作相关的多个车辆部件，

-使用所述处理单元，并且针对所述多个车辆部件中的每一个，确定以不期望方式影响车辆操作的可能性，以及

-使用所述处理单元，选定被识别为具有最高可能性的所述第一车辆部件和所述第二车辆部件。

12.一种用于车辆(100、102、104)的至少一个部件的三维(3D)打印的布置(200)，所述布置包括3D打印机(210)和处理单元(210)，其中，所述布置适于：

-在所述处理单元处，接收形成第一车辆部件(301)的请求，

-使用所述处理单元，获取所述第一车辆部件的第一3D边界空间(310)，

-使用所述处理单元，基于所述请求和所述第一3D边界空间形成所述第一车辆部件的3D模型，以及

-使用所述处理单元，指示3D打印机打印所述3D模型。

13.根据权利要求12所述的布置，其中，所述第一车辆部件的所述第一3D边界空间取决于在所述第一车辆部件的预期安装位置附近的预定义物理边界。

14.根据权利要求12所述的布置，其中，所述布置进一步适于：

-在所述处理单元处，接收所述车辆的不期望操作的第一指示，

-使用所述处理单元，将至少所述第一车辆部件识别为与所述车辆的所述不期望操作相关。

15.根据权利要求14所述的布置，其中，至少第二车辆部件被识别为与所述车辆的所述不期望操作相关。

16.根据权利要求15所述的布置，其中，所述第二车辆部件被定义为所述第一车辆部件的所述第一3D边界空间。

17.根据权利要求15所述的布置，其中，所述3D模型进一步基于所述第二车辆部件而形成。

18.根据权利要求12至17中的任一项所述的布置，其中，所述3D模型取决于所述3D打印机的指定打印技术。

19.根据权利要求12所述的布置，其中，所述3D模型取决于所述3D打印机的预定移动方案。

20.根据权利要求14至17中的任一项所述的布置，进一步包括下列步骤：

-在处理单元处，接收车辆的不期望操作的第二指示，和

-使用所述处理单元，基于所述第二指示更新所述3D模型。

21.根据权利要求14至17中的任一项所述的布置，其中，所述第一指示基于从所述车辆所包括的传感器接收的信息。

22.一种车辆，包括根据权利要求12至21中的任一项所述的布置。

23.根据权利要求22所述的车辆，其中，所述车辆为海上船舶、工作机器、卡车或公共汽车。

24.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括其上存储有计算机程序装置的非暂时性计算机可读介质，所述计算机程序装置用于操作处理单元(202)以执行对车辆(100、102、104)的至少一个部件的三维(3D)打印，其中，所述计算机程序产品包括：

-在所述处理单元处接收形成第一车辆部件(301)的请求的代码，

-使用所述处理单元获取所述第一车辆部件的第一3D边界空间(310)的代码，

-使用所述处理单元基于所述请求和所述第一3D边界空间而形成所述第一车辆部件的3D模型的代码，以及

-使用所述处理单元指示3D打印机打印所述3D模型的代码。

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