CN115943038A - 自支撑栅格结构 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有高强度重量比的自支撑栅格结构。在一方面中，提供了一种增材制造的结构，该增材制造的结构包括由多个单位单元形成的自支撑栅格结构。此外，每个单位单元包括具有空隙或切口的对称框架，所述空隙或切口延伸穿过对称框架的每个侧表面以在其中限定阴性空间。阴性空间显著减少了自支撑栅格结构的密度和整体重量。

Description

自支撑栅格结构

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年5月15日提交的并且标题为“SELF-SUPPORTING LATTICESTRUCTURE”的美国专利申请No.15/980,247的权益，其全部内容通过引用明确并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及用在结构应用中的蜂窝结构，并且更具体地说，涉及一种具有高强度重量比的自支撑栅格结构。

背景技术

一般来说，栅格结构是一种为了性能而提供高强度重量比的蜂窝结构。栅格结构具有在一定体积中按几何形状顺序地拓展的多个单位单元。根据单位单元的设计，栅格结构将在不同方向上具有不同的性质。因此，栅格可以是非常有用的工程工具，因为他们可以被用于以非常低的质量损失为结构提供刚度和强度。

在应用中，栅格结构可以被用作用于任何行业的不同制造部件的芯部材料。例如，在某些应用中，栅格可以被用作运输结构的芯部材料，例如，其中这种部件可以被提供以用在载具、卡车、火车、摩托车、船、飞机等中。通常，在这些结构中使用的部件的类型将由金属、合金、聚合物或另一合适材料组成的刚性结构构件形成。该结构构件将具有预定的形状，并且包括一个或更多个表面和空腔。例如，载具中的内部门板的一部分可以包括其中形成有内部栅格结构的金属或塑料结构，当所述内部门板作为汽车的部件被组装时，所述内部栅格结构可以针对其将承受的载荷进行设计。用作这种制造部件的芯部材料的现有栅格结构几何形状中的一些包括四面体、金字塔和八边形桁架、kagome、蜂窝等。此外，单元的尺寸可以从一个栅格到另一个栅格变化，但是通常在给定的栅格中，单元全都是一个尺寸。

虽然栅格结构可以有效地用作某些制造部件的芯部材料，但是存在很多技术限制和设计限制，这阻止了栅格结构被大规模地用于制造这种结构部件。这种用途的一个关键限制是由于栅格结构的3-D打印的取向依赖性。一般来说，由于所要求的特征，工程部件的设计必须考虑多个取向依赖性。通常，与结构的内部设计相比，工程特征更偏向重于打印取向。因此，现有的栅格是基于待制造的部件的已知的打印矢量来设计的。因此，随着打印矢量在整个设计过程中演变，栅格取向也将随之演变。然而，由于栅格结构在计算机辅助设计(“CAD”)和有限元(“FE”)分析软件上的高计算压力，不可能基于打印矢量的连续演变而使栅格结构连续演变。因此，需要一种打印时无不是取向依赖的栅格。

发明内容

栅格结构的打印取向由栅格的单位单元的打印取向指定，(单元的拓展从所述以该打印取向开始)。因此，重要的是设计经过取向验证的单位单元。这意味着，单位单元不仅需要被设计成可在任何方向上都没有支撑的情况下打印，而且还应该具有关于所有轴线的反射对称性和旋转对称性。

因此，根据一个示例性方面，提供了一种增材制造的结构，该增材制造的结构包括自支撑栅格结构，所述自支撑栅格结构包括多个单位单元。此外，在该方面中，多个单位单元中的每一个都具有带有多个空隙的对称框架，所述多个空隙延伸穿过对称框架的多个侧表面的中每一个，从而在其中限定阴性空间。在一个方面中，多个空隙由在立方体块的中心处相交的柱形切口形成，以在其中限定阴性空间。此外，在一个方面中，多个单位单元中的每一个关于立方体块的X轴、Y轴和Z轴中的每一个都是完全反射对称和完全旋转对称的。

根据另一个示例性方面，提供了一种增材制造的结构，该增材制造的结构包括多个形成自支撑栅格结构的单位单元。在该方面中，多个单位单元中的每一个都包括带有多个柱形切口的对称立方体块，所述柱形切口延伸穿过立方体块的每个侧表面，以在其中限定阴性空间。

在又一个示例性方面中，提供了一种用于增材制造物体的方法。在该方面中，该方法包括形成自支撑栅格结构，该自支撑栅格结构包括多个带有对称框架的单位单元。此外，该方法还包括形成多个空隙，所述空隙延伸穿过每个单位单元的对称框架的多个侧表面中的每一个，以在其中限定阴性空间。

应该理解的是，对于本领域中的那些技术人员来说，用于制造复合结构的示例性系统和方法的其他方面将从以下详细的描述将变得显而易见，其中，仅通过图示的方法示出并描述了几个实施例。如本领域中的那些技术人员将认识到的那样，零件和生产零件的方法能够具有其他的和不同的实施例，并且其若干细节能够在各种其他方面上进行修改，所有这些都不脱离本发明。因此，附图和详细描述在本质上应被认为是说明性的，而不是限制性的。

附图说明

现将在附图中附图中通过附图中的示例的方式而非限制的方式以详细描述来呈现自支撑栅格结构和用于制造所述自支撑栅格结构的方法，其中：

图1提供了示出启动3-D打印的过程的示例性过程的流程图。

图2示出被构造成提供根据示例性方面的自支撑栅格结构的3-D打印机的框图。

图3示意性示出根据示例性方面的自支撑栅格结构的单位单元。

图4示意性示出根据示例性方面的自支撑栅格结构。

图5示出根据示例性方面的栅格结构的示例性透视图。

图6A示意性示出根据另一示例性方面的自支撑栅格结构的单位单元。图6B示意性示出结合了图6A中所示的单位单元的自支撑栅格结构的截面图。

图7A示意性示出根据示例性方面的具有柱形空隙或切口的自支撑栅格结构的单位单元。图7B示意性示出结合了图7A中所示的多个柱形空隙的自支撑栅格结构的截面图。

图8A示意性示出结合了根据另一示例性方面的多个单位单元的自支撑栅格结构的截面图。图8B示出图8A中所示的支撑栅格结构的放大更大的截面图。图8C示出图8A所示的示例性支撑栅格结构的三维透视图。

具体实施方式

下面结合附图阐述的详细描述旨在提供根据本文中公开的示例性方面的自支撑栅格结构和制造所述自支撑栅格结构的方法的各种示例性实施例的描述，并且不旨在代表本发明可以实施的唯一实施例。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，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些情况实例中，众所周知的结构和部件可以以框图的形式示出，或者完全省略，以避免混淆贯穿本公开呈现的各种概念。

图1提供了流程图100，其示出了启动可以被用于形成根据示例性方面的自支撑栅格结构的3-D打印的过程的示例性过程。最初，在步骤110，渲染所生成的待打印的预期3-D物体(例如，栅格和/或包括作为芯部材料的栅格的壳体)的数据模型。数据模型是待制造的3-D物体的虚拟设计。因此，数据模型可以反映3-D物体的几何特征和结构特征，以及其材料组成，包括用于制造结构的芯部材料的载荷(即强度)要求。数据模型可以使用各种方法创建，包括3-D扫描、3-D建模软件、摄影测量软件和相机成像。一般来说，用于创建数据模型的3-D扫描方法也可以使用用于生成3-D模型的各种技术。这些技术可以包括例如飞行时间、体积扫描、结构光、调制光、激光扫描、三角测量等。

3-D建模软件又可以包括众多商业上可获得的3-D建模软件应用中的一种。数据模型可以使用合适的CAD包来渲染，例如以STL格式。STL文件是与商业上可获得的CAD软件相关联的文件格式的一个示例。CAD程序可以用于将3-D物体的数据模型创建为STL文件。因此，STL文件可以经历文件中的错误被识别和解决的过程。

错误解决以后，数据模型可以在步骤120处被称为切片器的软件应用程序“切片”，由此产生一组用于3-D打印物体的指令，其中所述指令与待使用的特定的3-D打印技术兼容且关联。许多切片器程序是商业上可获得的。切片器程序将数据模型转换为一系列表示待打印的物体的薄切片(例如，100微米厚)的单独层，以及包含打印机特定指令的文件，所述打印机特定指令用于3-D打印这些连续的单独层以产生数据模型的实际3-D打印的表示物。

在示例性方面中，用于此目的的文件的常见类型是G代码文件，它是一种数字控制编程语言，其包括用于3-D打印物体的指令。在步骤130，该G代码文件或构成指令的其他文件，在步骤130处被上传到3-D打印机。因为包含这些指令的文件通常被构造为可通过专用特定3-D打印过程来操作，所以理解的是，取决于所使用的3-D打印技术，许多指令文件的格式都是可行的。

在步骤140，除了指示要渲染什么和如何渲染物体的打印指令之外，在步骤140处，使用几种传统的并且通常是打印机特定的方法中的任一种，将3-D打印机在渲染物体时必需的合适的物理材料装载到3-D打印机中。例如，在熔融沉积成形(FDM)3-D打印机中，例如，材料经常作为细丝装载在卷轴上，该卷轴放置在一个或更多个卷轴保持器上。细丝通常被供给到挤出器设备中，在操作中，该挤出器设备在将材料喷射到构建板或其他基底上之前将细丝加热至融化的形式，如下面进一步解释的那样。在选择性激光烧结(SLS)打印和其它方法中，材料可以作为粉末而装载到腔室中，该腔室将粉末供给到构建平台。取决于3-D打印机，也可以使用其它用于装载打印材料的技术。

最后在步骤150处，然后则基于提供的指令，使用(多种)材料来打印3-D物体的相应数据切片。在使用激光烧结的3-D打印机中，激光扫描粉末床并且在预期有结构的位置将粉末熔化在一起，并避免扫描切片数据指示不打印任何东西的区域。该过程可以重复数千次，直至形成预期的结构，在这之后从制造机中移除打印零件。在熔融沉积成形中，通过将支撑材料和模型的连续层施加至基底来打印零件。一般来说，任何合适的3-D打印技术都可以用于制造自支撑栅格结构的目的，所述自支撑栅格结构包括了如本文所述的多个对称单位单元。

图2示出被构造成打印根据示例性方面的自支撑栅格结构的3-D打印机200的框图。虽然如上所述可以合适地使用任何数量的3-D打印技术，但是图2的3-D打印机200是在FDM技术的背景下讨论的。3-D打印机200包括FDM头210，该FDM头依次包括挤出喷嘴250A和250B、可移动的构建台220和在构建台220的顶部处的构建板230。在一个示例性方面，3-D打印机被构造成形成用于结构的壳体，所述壳体具有一个或多个囊袋，所述囊袋用于在其中提供作为芯部材料的自支撑栅格结构以用于在需要的情况下进行额外加强。

注意的是，虽然示例性自支撑栅格结构被描述为使用FDM技术来制造(如本文所述的那样)，但是该自支撑栅格结构可以使用本领域中那些技术人员已知的各种不同的制造工艺来制造。例如，为制造自支撑栅格结构而选择的打印工艺可以取决于本领域中那些技术人员已知的各种因素，包括例如，栅格的材料、栅格的热膨胀系数(“CTE”)，以及在固化过程期间与结构壳体的CTE的相容性、自支撑栅格结构的熔化/玻璃化转换温度等。例如，在另一个示例性方面，自支撑栅格结构可以使用粉末床熔融(“PBF”)系统来制造。

一般来说，根据自支撑栅格结构的预期组成，可以使用多种材料来打印栅格。例如，一种或更多种合适的细丝材料260可以缠绕在卷轴(未示出)上，并且被供给到FDM头210中。在上述的其他技术中，例如，材料可以作为粉末或以其他形式提供。FDM头210可以通过数字控制的机构(比如步进电机或伺服电机)基于接收的打印指令在X-Y方向上移动。可以在一个示例性实施例中构成热塑性聚合物的材料可以被供给至包括挤出喷嘴250A和250B的FDM头210。FDM头210中的挤出器将细丝材料260加热成熔化形式，并且挤出喷嘴250a喷射熔化材料并将其沉积到构建台220的构建板230上。

响应于接收的打印指令，FDM头210围绕水平(X-Y)平面移动，使得挤出喷嘴250A将材料260滴落在目标位置处以形成施加材料的线240。在示例性方面中，在某些构造中，FDM头210也可以被构造为在Z方向上移动和/或关于一个或更多个轴线旋转。材料260的层270(包括线240)通过逐行沉积材料260来形成，其中材料260的每条线在材料沉积在构建板230上时硬化。在X-Y平面中的合适位置处形成一个层270之后，可以以类似的方式形成下一层。

当完成对栅格结构的层270的渲染时，构建台220和构建板230可以在竖直(Z)方向上降低与层270的厚度成比例的量，使得打印机可以开始施加下一层，以此类推，直至创建具有预期形状和组成的多个截面层240。

虽然为了在该图示中进行简化的目的而示出了用于打印栅格的层240的基本矩形的结构，以用于打印栅格，但可以理解的是，依据数据模型，实际打印的结构基本上可以包含任何形状和构造，所述数据模型规定了需要设置在待制造的结构中的芯部材料的形状。此外，如上所示，在示例性方面中，可以使用多种不同的材料来打印栅格。在一些情况实例下中，两种不同的材料260和280可以由相应的挤出器喷嘴250A和250B同时施加。

一般来说，本文中描述的栅格结构是自支撑的，因为它们不需要对用于单位单元的任何支撑，并且栅格结构的打印在制造过程中不是取向依赖的。更具体地说，发明人已经确定，由2-D构件制成的单位单元组成的典型的打印栅格需要支撑。换句话说，在传统的栅格结构中，如果它们是悬垂结构，那么栅格构件在3-D打印过程期间需要被支撑，例如，通过打印期间生成的额外支撑。然而，这些额外支撑除了在打印期间简单地支撑元件之外，不用于任何功能性目的，并且因此，必须在完成栅格结构的打印后被移除/断开。在一些情况实例中，增材制造技术已经打印了例如直径大于15mm的柱形部段，而不需要支撑。然而，在制造过程中，这种结构的打印仍然是取向依赖的。本文中公开的自支撑栅格结构通过利用现有的栅格元件解决了现有的栅格结构的这些技术限制，所述现有的栅格元件用作其他栅格元件的支撑，以有效提供自支撑结构，其中完成3D打印之后这种栅格元件不需要被移除。

图3示意性示出根据示例性方面的自支撑栅格结构的单位单元。特别地，如图所示，单位单元300是完全对称的正方形(即，对称框架)，其结合了单位单元300的阴性空间，该阴性空间被示出为在单位单元300的X、Y和Z轴上延伸穿过其中的柱形切口。

根据示例性方面，单位单元300是立方体块，该立方体块包括六个尺寸相等的侧表面(即，正方形侧表面)，其中多个空隙相应地延伸穿过所述侧表面。例如，在示例性方面中，单独的柱形柱体可以延伸穿过立方体块的第一对、第二对和第三对相对表面中的每一个。因此，如图所示，第一柱状切口310A在X轴方向上延伸，第二柱状切口310B在Y轴方向上延伸，并且第三柱状切口310C在Z轴方向上延伸。结果，三个柱状切口310A-310C中的每一个将在单位单元300的中心点处彼此相交，并且共同限定单位单元300的阴性空间。有利的是，形成所产生的栅格结构的示例性单位单元300可以围绕任何轴线旋转，并且维持对称的几何形状。换句话说，示例性单位单元300关于所有轴线都是完全反射对称和旋转对称完全反射对称和完全旋转对称的。

图4示意性示出根据示例性方面的自支撑栅格结构。如图所示，自支撑栅格结构400包括多个单位单元300，单位单元中的每一个彼此堆叠并且每个单位单元关于所有轴线完全反射对称和旋转对称完全反射对称和完全旋转对称。注意的是，虽然自支撑栅格结构400仅在二维视图中(在X和Y轴上)示出，但其在应用中当然将会是三维结构。此外，虽然栅格结构400也被示出为立方体或正方形结构，但应当理解的是，栅格结构400可以具有所要求的任何形状，例如，从而形成待制造的三维物体的芯部材料。此外，因为每个单位单元300是完全反射对称和完全旋转对称的，所以栅格结构400的打印不是取向依赖的，这使待制造的部件的打印矢量在设计过程期间能够容易调节，而不需考虑用于栅格结构本身的任何特定的打印取向。

如上所述，因为示例性栅格结构的单位单元是完全反射对称和完全旋转对称的，所以栅格结构可以在没有任何支撑的情况下打印。图5示出根据示例性方面的栅格结构的示例性透视图。一般来说，栅格结构400A和400B被示出为在各个取向上打印，并且可以在打印过程期间在没有支撑的情况下打印。此外，通过打印带有阴性空间的单位单元，与目前在结构应用中被用作芯部材料的现有的栅格结构相比，根据示例性方面的所产生的栅格结构提供了改进的强度重量比。

应当理解的是，虽然本文中公开的示例性自支撑栅格结构是相对于根据示例性方面的在所有三个方向轴线上延伸穿过其中的多个柱形空隙来描述的，但是可以设想的是，栅格结构的替代实施例采用根据示例性方面的变型的阴性空间。例如，在另一个示例性方面中，提供了一种自支撑栅格结构，其中示例性概念被应用到具有球形切口和空隙的阴性空间。

图6A示意性示出根据另一示例性方面的自支撑栅格结构的单位单元。如图所示，单位单元600包括设置在其中的球形切口610(或空隙)，该球形切口(或空隙)限定了单位单元600的阴性空间。球形切口610减少了整体栅格结构的重量，同时也维持了单位单元600的完全对称的构造，这继而提供了上述的制造优势。还应当理解的是，单位单元600可以使用上述3-D打印工艺中的任一种来制造。有利的是，因为球形在所有方向上都是固有对称的，所以将球形切口610添加到栅格将形成仍然可以被3D打印的空隙。因此，如果这种球形切口610被制成为单位单元600的主要部分，那么所产生的栅格可以制造得甚至比传统设计更轻，因此进一步提高栅格的强度重量比。

图6B示意性示出结合单位单元610的自支撑栅格结构650的截面图。更具体地说，截面图被示出在X轴和Y轴上，并且示出了在彼此邻近的堆叠取向上形成的四个单位单元。球形空隙或切口610A-610D中的每一个被示出为四个单位单元的阴性空间610A-610D。此外，参考620被示出为连接每个阴性空间610A-610D的中心点的假想线。如通过截面图可以容易看出的，自支撑栅格结构650可以用多个完全对称的单位单元610形成，使得所产生的栅格可以用被制造有任何整体形状来制造(例如，作为芯部材料提供)，而不需要设置取向依赖的打印方向。

因此，根据上述示例性实施例，可以在不需要支撑的情况下在每个单位单元中打印带有柱形阴性空间和球形阴性空间的自支撑栅格结构。因此，应当理解的是，这些设计的变型可以用柱形阴性空间和球形阴性空间的组合来实施，这有利地提供了一种栅格结构，该栅格结构具有增加的强度重量比以及降低的整体栅格结构密度。

图7A示意性示出根据示例性方面的具有如上所述的柱形空隙或柱形切口的自支撑栅格结构的单位单元。如图所示，单位单元700包括设置在其中的柱形切口710，该球形切口限定了单位单元700的阴性空间。在该方面，柱形切口710在单位单元700的两个相对侧表面之间延伸。此外，注意的是，单位单元700可以使用上述3-D打印工艺中的任一种来制造，以提供柱形阴性空间。

此外，图7B根据另一个示例性方面示意性示出了例如多个柱形空隙710A至710D可以如何结合在自支撑栅格结构750中。更具体地说，截面图在被示出在X和Y轴上，并且示出彼此邻近的多个单位单元，其中形成有多个阴性空间(例如，柱形空隙710A至710D)。

上述示例性单位单元600和700可以在相应的栅格结构中的每个单位单元中3D打印有相应的柱形阴性空间和球形阴性空间，并且可以在没有支撑的情况下完成。此外，应当理解的是，示例性栅格结构中的变型可以被提供成包括柱形阴性空间和球形阴性空间的组合。

例如，图8A示意性示出根据另一示例性方面的结合多个单位单元的自支撑栅格结构850的截面图。在该方面中，每个单位单元都包括空隙，该空隙在其中限定一个或更多个延伸穿过其中的柱形阴性空间和球形阴性空间。例如，截面图示出四个邻近的单位单元的局部视图，这四个邻近的单位单元每个都具有相应地延伸穿过其中的柱形阴性空间810A至810D。

此外，图8B示出了根据该示例性方面的支撑栅格结构850的放大的截面图。如图所示，二维视图被示出在X和Y轴方向上，并且包括4x4栅格结构(即，4乘4个单位单元)，其中每个单位单元包括延伸穿过其中的柱形切口或柱形空隙。此外，图8C示出了根据该示例性方面的示例性支撑栅格结构850的三维透视图。如上所述，每个单位单元包括一个或更多个延伸穿过其中的柱形切口，并且也包括其中的球形切口，该球形切口进一步限定了阴性空间，以便减少示例性自支撑栅格结构850的整体重量和密度。此外，当基于粉末的系统被用于栅格结构的3D打印时，球形切口和柱形切口的组合提供了进一步的技术优势，以在完成打印时便于粉末移除。例如，当用基于粉末的系统打印时，如果只有球形切口被用于栅格结构，那么粉末可能被截留在球形切口中。因此，通过还提供柱形切口，柱形切口也可以用作粉末移除通道，截留的粉末可以通过该粉末移除通道从单位单元中出来。

因此，根据上述示例性实施例，自支撑栅格结构可以被3D打印(即，增材制造)成在其中包括阴性空间。如上所述，与现有的设计相比，自支撑栅格结构提供了增加强度重量比的技术优势。此外，自支撑栅格结构的每个单位单元优选地被打印成关于所有轴线(即，X、Y和Z轴)完全对称。这种对称设计使栅格结构能够在没有任何打印矢量取向要求的情况下被3-D打印，并且因此，不需要任何方向上的任何支撑。因此，当底层部件的打印矢量改变时，栅格取向(例如，作为芯部材料而提供)不需要调节，因为它不是依赖于打印方向的。这显著减少了用于设计和打印制造结构的CAD和FE分析软件的计算压力，并且因此，显著增加了例如作为制造部件的一部分的示例性栅格结构可能的应用和用途。

注意的是，为了清楚起见，不是所有的示例性方面的常规特征都在本文中公开。应当理解的是，在本公开的任何实际实施的开发中，必须做出许多具体实施的决定，以便实现开发者的具体目标，并且这些具体目标将因不同的实施和不同的开发者而变化。应当理解的是，这种开发努力可能是复杂且耗费时间的，但是对于受益于本公开的本领域中的那些普通技术人员来说，这不过是工程的常规任务。

此外，理解的是，本文中使用的措辞或术语是为了描述的目的而非限制的目的，这使得本说明书的术语或措辞将由本领域中的技术人员按照本文中呈现的教导和指导结合相关领域中的技术人员的知识来解释。此外，除非明确指出，否则说明书或权利要求中的任何术语都不应被归于不寻常或特殊的含义。

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。对于本领域中的那些技术人员来说，贯穿本公开呈现的对这些示例性实施例的各种修改将是显而易见的，并且本文中公开的概念可以应用于材料的复合镶嵌的其他技术。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。根据35U.S.C§112(f)的条款或适用司法管辖权内的类似法律，将不解释权利要求元素，除非使用短语“意味着”来清楚地叙述该元素，或者在方法权利要求的情况中，使用短语“用于……的步骤”来叙述该元素。

Claims (21)

1.一种增材制造的结构，包括：

包括多个单位单元的自支撑栅格结构，

其中，所述多个单位单元中的每一个都包括具有多个空隙的对称框架，所述空隙延伸穿过所述对称框架的多个侧表面中的每个侧表面，以在所述对称框架中限定阴性空间。

2.根据权利要求1所述的增材制造的结构，其中，所述多个单位单元中的每一个包括立方体块，所述立方体块带有第一对、第二对和第三对相对侧表面。

3.根据权利要求2所述的增材制造的结构，其中，所述多个空隙包括柱形切口以限定阴性空间。

4.根据权利要求3所述的增材制造的结构，其中，所述柱形切口包括延伸穿过第一对相对表面的第一柱形切口、延伸穿过第二对相对表面的第二柱形切口和延伸穿过第三对相对表面的第三柱形切口。

5.根据权利要求4所述的增材制造的结构，其中，所述第一柱形切口、第二柱形切口和第三柱形切口在所述立方体块的中心处相交，以在所述立方体中限定阴性空间。

6.根据权利要求3所述的增材制造的结构，其中，所述多个单位单元中的每一个都在其中包括球形切口，使得所述球形切口和柱形切口共同限定阴性空间。

7.根据权利要求2所述的增材制造的结构，其中，所述多个单位单元中的每一个都关于所述立方体块的X轴、Y轴和Z轴中的每一个完全反射对称和完全旋转对称。

8.一种增材制造的结构，包括：

形成自支撑栅格结构的多个单位单元，

其中，所述多个单位单元中的每一个都包括带有多个柱形切口的对称的立方体块，所述柱形切口延伸穿过所述立方体块的每个侧表面以在所述立方体块中限定阴性空间。

9.根据权利要求8所述的增材制造的结构，其中，所述多个单位单元中的每一个都包括第一对、第二对和第三对相对侧表面。

10.根据权利要求9所述的增材制造的结构，其中，所述柱形切口包括延伸穿过第一对相对表面的第一柱形切口、延伸穿过第二对相对表面的第二柱形切口和延伸穿过第三对相对表面的第三柱形切口。

11.根据权利要求10所述的增材制造的结构，其中，所述第一柱形切口、第二柱形切口和第三柱形切口在所述立方体块中相交以在所述立方体块中限定阴性空间。

12.根据权利要求8所述的增材制造的结构，其中，所述多个单位单元中的每一个都在其中包括球形切口，使得所述球形切口和多个柱形切口共同限定阴性空间。

13.根据权利要求8所述的增材制造的结构，其中，所述多个单位单元中的每一个都关于所述立方体块的X轴、Y轴和Z轴中的每一个完全反射对称和完全旋转对称。

14.一种用于增材制造物体的方法，所述方法包括：

形成自支撑栅格结构，所述自支撑栅格结构包括带有对称框架的多个单位单元；以及

形成多个空隙，所述空隙延伸穿过每个单位单元的对称框架的多个侧表面中的每一个，以在所述对称框架中限定阴性空间。

15.根据权利要求14所述的用于增材制造的方法，其中，形成自支撑栅格结构包括三维(3D)打印所述自支撑栅格结构。

16.根据权利要求15所述的用于增材制造的方法，还包括通过三维打印将多个单位单元中的每一个形成为多个立方体块，所述立方体块中的每一个都包括第一对、第二对和第三对相对侧表面。

17.根据权利要求16所述的用于增材制造的方法，还包括将所述多个空隙形成为柱形切口以限定阴性空间。

18.根据权利要求17所述的用于增材制造的方法，还包括形成延伸穿过第一对相对表面的第一柱形切口、延伸穿过第二对相对表面的第二柱形切口和延伸穿过第三对相对表面的第三柱形切口。

19.根据权利要求18所述的用于增材制造的方法，还包括形成第一柱形切口、第二柱形切口和第三柱形切口以在所述立方体块的中心处相交，从而在所述立方体块中限定阴性空间。

20.根据权利要求17所述的用于增材制造的方法，还包括在所述多个单位单元中的每一个中形成球形切口，使得所述球形切口和柱形切口共同限定阴性空间。

21.根据权利要求16所述的用于增材制造的方法，还包括将所述多个单位单元中的每一个形成为关于立方体块的X轴、Y轴和Z轴中的每一个完全反射对称和完全旋转对称的。

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