CN1874859A - 由连续线材直接编织的三维网格轻质结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本文公开了由连续线材组形成的三维网格轻质结构。在该网格轻质结构中，六个定向线材组在三维空间中以60或120度角相互交叉，由此构造与标准Octet或Kagome桁架相似的具有例如强度、刚度等的良好机械性能的结构。还公开了以成本低廉的方式大规模生产该结构的方法。该三维网格轻质结构具有与标准Octet或Kagome桁架相似的形态。当需要时，线材的交叉点通过焊接、硬钎焊、软钎焊、或液体－或－喷雾型粘合剂的方式结合，以便提供具有轻重量和良好机械强度和刚度的结构材料，通过填充该结构的部分或整个内部空间可以将其制成纤维加强复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及由连续线材形成的三维线材编织的网格轻质结构及其制造方法。尤其是，本发明涉及这样一种网格轻质结构，其中六个定向线材组在三维空间中以60度或120度角相互交叉，由此构造与标准Octet和Kagome桁架相似并且具有例如强度、刚度等的良好机械性能的结构。本发明还涉及以成本低廉的方式大规模生产上述三维网格轻质结构的方法。
背景技术
通常，金属泡沫已知为典型的网格轻质结构。该金属泡沫是通过在液态或半固态金属的内部产生气泡(闭孔)或通过将金属浇铸到由发泡树脂制成的模具中(开孔)来制造的。
然而，这些金属泡沫具有相对差的机械性能，例如强度和刚度。另外，由于其制造成本高，除了特殊目的例如空间工业或航空工业之外，其不能广泛地用在实践中。
作为上述金属泡沫的替代材料，具有周期桁架网格的开孔式轻质结构已被开发出来。通过精确的数学和机械分析对该开孔式轻质结构进行设计以便使其具有最佳的强度和刚度，并因此使其具有良好的机械性能。用Octet桁架例示典型的桁架结构，其中正四面体和正八面体相结合(参见R.Buckminster Fuller，1961，美国专利2,986,241)。
该桁架的每个单元均形成等边三角形，因此在强度和刚度上具有优势。近来，作为Octet桁架的改型，Kagome桁架已被报道(参见S.Hyun，A.M.Karlsson，S.Torquato，A.G. Evans，2003.Int.J.of Solids andStructures，Vol.40，pp.6989-6998)。
参考图1，比较二维Octet桁架101和二维Kagome桁架102，也就是说，与Octet桁架101的单位网格101a不同，Kagome桁架102的单位网格102a在每个表面上具有混和的等边三角形和正六边形。图2和3分别显示了三维Octet桁架201和三维Kagome桁架202的单层。
比较三维Octet桁架201的单位网格201a和三维Kagome桁架202的单位网格202a，三维Kagome桁架202的一个重要特征是其具有各向同性的机械性能。因此，不管其取向如何，基于Kagome桁架的结构材料或其它材料具有均匀的机械和电性能。
另一方面，几种方法已经用于制造桁架式网格轻质结构。首先，由树脂形成桁架结构，然后使用桁架结构作为铸模浇铸金属(见S.Chiras，D.R.Mumm，N.Wicks，A.G. Evans，J.W. Hutchinson，K.Dharmasena，H.N.G.Wadley，S.Fichter，2002，International Journal ofSolids and Structures，Vol.39，pp.4093-4115)。
其次，通过在薄金属板中形成周期孔(periodic hole)来形成金属网，通过卷曲该金属网形成桁架芯，然后将面板弯曲到其上部和下部(见D.J.Sypeck and H.N.G. Wadley，2002，Advanced EngineeringMaterials，Vol.4，pp.759-764)。此时，在制造具有多于一层的多层结构的情况下，另一个卷曲的桁架芯被置于上面板的上面而且另一个上面板再被安置在第二个芯的上面。在第三种方法中，首先使用彼此垂直的两组定向线材编织线材网，然后层压和结合该线材网(见D.J.Sypeckand H.G.N.Wadley，2001，J.Mater.Res.，Vol.16，pp.890-897)。
在第一个方法中，其制造过程复杂，导致制造成本增加。只有具有良好可铸性的金属可以应用，因此应用受到限制。得到的材料往往具有铸造缺陷和欠缺的机械性能。在第二个方法中，在薄金属板中制造周期孔的过程导致了材料的损耗。此外，即使在具有单层桁架的夹层板材的制造中没有出现特别的问题，但必须重复层压和结合桁架芯和面板以便制造多层结构，由此产生许多结合点，这在结合成本和强度方面产生了不利的情况。
从另一方面来说，在第三个方法中，形成的桁架基本上不具有标准正四面体或棱锥形状，因此具有较差的机械强度。与第二个方法相似，为了制造多层结构必须包括层压和结合，因此对于结合成本和强度是不利的。
图4显示了由第三个方法制造的轻质结构，其通过层压线材网而形成。已知该方法能够降低制造成本，但是两个方向的线材象织物一样编织，因此不能提供具有如同上述三维Octet桁架201或三维Kagome桁架202那样的具有最佳机械和电性能的理想桁架结构。因此，由于许多部分被结合，其在成本和强度上是不利的。
顺便说一下，以薄二维层的形式制造普通的纤维加强复合材料，当需要厚材料时对其进行层压。然而，由于多层之间的脱层现象，其强度往往会降低。因此，首先将纤维编织成三维结构，然后使例如树脂、金属等的基体与该结构相结合。图5是三维纤维加强复合材料中的编织纤维的透视图。如图5所示，可以将代替纤维的材料(例如具有高硬度的金属丝)编织成三维网格轻质结构。然而，其也不具有上述的标准Octet或Kagome桁架结构，因此其具有降低的机械强度和各向异性的材料性质。因此，使用三维编织纤维的复合材料会具有较差的机械性能。
发明内容
本发明用于解决现有技术中出现的上述问题，而且本发明的目的是提供三维网格轻质结构，其中六个定向线材组在三维空间中以60度或120度角相互交叉，由此构造与标准Octet和Kagome桁架相似的并且具有例如强度、刚度等的良好机械性能的结构。
本发明的另一个目的是提供以成本低廉的方式大规模生产该三维网格轻质结构的方法。
以将连续线材直接编织成三维结构的方式来构造本发明的三维网格轻质结构，而不是简单地层压和结合平面线材网。因此，本发明的网格轻质结构与标准Octet和Kagome桁架非常相似，因此表现出良好的机械和电性能。
为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供由在三维空间中以60度或120度角相互交叉的六组定向连续线材形成的三维线材编织的网格轻质结构。本发明的网格轻质结构的单位网格包含：由第一到第六线材形成的第一正四面体单元，该第一正四面体单元通过以下方式构造：第一线材、第二线材和第三线材在平面中交叉形成等边三角形，第四线材与第二线材和第三线材的交叉点交叉，第五线材与第一线材和第二线材的交叉点交叉，第六线材与第三线材和第一线材、第四线材、第五线材的交叉点交叉，第六线材在单个的基准交叉点上相互交叉；在基准交叉点上与第一正四面体单元接触并且具有与第一正四面体相似的形状的第二正四面体单元，该第二正四面体通过以下方式构造：第四线材、第五线材和第六线材经过基准交叉点并进一步延伸，一组线材中的每一根与选自延伸的第四、第五和第六线材中的两根线材交叉，该线材组分别与第一线材、第二线材和第三线材平行；其中所述线材以60度或120度相互交叉，而且以三维模式重复该单位网格，由此形成桁架式结构。
在六组定向线材中，当从顶点的前面观察时，形成第一或第二正四面体单元顶点的三组定向线材可以顺时针或逆时针交叉。
优选第一和第二正四面体单元可以具有1∶1的相似比。
另外，第一和第二正四面体单元可以具有1∶1到1∶10的相似比。
线材可以选自金属、陶瓷、合成树脂和纤维加强合成树脂。
线材的交叉点优选可以通过任何一种选自液体粘合剂或喷雾型粘合基、硬钎焊、软钎焊和焊接的方法结合。
根据本发明的另一个方面，提供通过用树脂、陶瓷或金属填充根据本发明的三维线材编织网格轻质结构的空间而制造的加强复合材料。
根据本发明的另一个方面，提供通过用树脂、陶瓷或金属填充第一和第二正四面体单元中的较小正四面体单元的空间而制造的加强复合材料，该第一和第二正四面体单元构成了本发明三维线材编织的网格轻质结构的单位网格。
根据本发明的另一个方面，提供制造由在三维空间内以60度或120度角互相交叉的定向连续线材形成的三维线材编织的网格轻质结构的方法。本发明的方法包括以下步骤：通过在平面中使第一线材、第二线材和第三线材交叉形成等边三角形；通过交叉第四线材与第二线材和第三线材，交叉第五线材与第一线材和第二线材，交叉第六线材与第三线材和第一线材，和通过单个基准交叉点交叉第四线材、第五线材、第六线材来形成第一正四面体单元；通过使第四线材、第五线材和第六线材经过和延伸通过基准交叉点，然后使线材组中的每一个与选自延伸的第四、第五和第六线材的两根线材交叉，该线材组分别与第一、第二和第三线材平行，形成在基准交叉点与第一正四面体单元接触并具有与第一正四面体相似的形状的第二正四面体；重复形成第一和第二正四面体单元，由此形成桁架式结构。
在本发明的方法中，在六组定向线材中，当从顶点的前面观察时，形成第一或第二正四面体单元顶点的三组定向线材可以顺时针或逆时针交叉。
在本发明的方法中，优选，第一和第二正四面体单元可以具有1∶1的相似比。
此外，第一和第二正四面体单元可以具有1∶1到1∶10的相似比。
在本发明的方法中，线材可以选自金属、陶瓷、合成树脂和纤维加强合成树脂。
本发明的方法还可以包括结合线材交叉点的步骤，其中线材交叉点可以通过任何一种选自液体粘合剂或喷雾型粘合剂、硬钎焊、软钎焊和焊接的方法结合。
根据本发明的另一个方法，提供通过用树脂、陶瓷或金属填充根据本发明的方法制造的三维线材编织的网格轻质结构的空间而制造加强复合材料的方法。
根据本发明的另一个方面，提供通过用树脂、陶瓷或金属填充第一和第二正四面体单元中的较小正四面体单元的空间而制造加强复合材料的方法，该第一和第二正四面体单元构成了根据本发明方法制造的三维线材编织的网格轻质结构的单位网格。
如上所述，根据本发明，三维网格轻质结构具有与标准Kagome或Octet桁架相似的形状，因此具有良好的材料性能，能够以连续和成本低廉的方式制造。
常规技术中，首先制造各层结构，然后层压或浇铸成三维结构。因此，由于其制造过程不连续，该常规技术在制造成本上是不利的。根据本发明，桁架式的三维结构可以通过将连续线材编织成织物的全程方法连续制造，由此能够大规模生产并降低成本。
附图说明
本发明的进一步的目的和优点可以由以下详细说明结合附图而更完整地理解，其中：
图1是对常规的两个桁架结构进行比较的二维视图，即，Octet桁架和Kagome桁架；
图2显示了常规Octet桁架结构中的单层平面图和侧视图及其单位网格的透视图；
图3显示了常规Kagome桁架结构中的单层平面图和侧视图及其单位网格的透视图；
图4是根据常规技术通过层压线材网而制造的轻质结构的透视图；
图5是显示根据常规技术通过编织纤维而制造的纤维加强复合材料的三维透视图和详细结构；
图6是由三个定向平行线材组构成的与图1中的二维Kagome桁架相似的线材编织网的平面视图；
图7是当图6的二维结构转化成与图3中三维Kagome桁架相似的三维结构时，对应于图6中A部分的单位网格的透视图；
图8是使用六个定向线材组构造单位网格时，对应于图3中的一个Kagome桁架的单位网格的透视图；
图9是显示使用六个定向线材组制造的Kagome桁架式三维网格轻质结构的透视图；
图10是从不同角度看到的图9的三维网格轻质结构的透视图；
图11是从顶点的前面观察该顶点时，由图9结构中的三个定向线材组形成的正四面体顶点的透视图；
图12是由图11中的不同线材交叉方式形成的单位网格的透视图；
图13是所述结构在线材的交叉点之间的长度不同时，Octet桁架式三维网格轻质结构的透视图；
图14是图13结构中的单位网格的透视图；和
图15是显示根据本发明的三维网格轻质结构的制造过程的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明。
图6是由三个定向平行线材组构成的与图1中二维Kagome桁架相似的线材编织网的平面图，图7是当图6的二维结构转化成与图3中三维Kagome桁架相似的三维结构时，对应于图6中A部分的单位网格的透视图，图8是使用六个定向线材组构造单位网格时，对应于图3中的一个Kagome桁架的单位网格的透视图，图9是显示使用六个定向线材组制造的Kagome桁架式三维网格轻质结构的透视图，图10是从不同角度所看到的图9的三维网格轻质结构的透视图，图11是从顶点的正面观察该顶点时，由图9结构中的三个定向线材组形成的正四面体顶点的透视图，图12是由图11中的不同线材交叉方式形成的单位网格的透视图，图13是所述结构在线材的交叉点之间长度不同时，Octet桁架式三维网格轻质结构的透视图，图14是图13结构中的单位网格的透视图，以及图15是显示根据本发明的三维网格轻质结构的制造过程的流程图。
首先，本发明的三维网格轻质结构的构造将在下面说明。
图6是由三个定向线材组1、2和3构成的线材编织网的平面图，其与图1中二维Kagome桁架相似。在该网中，使用线材组1、2和3在三个轴向上编织，每个交叉点的两条线以60度或120度交叉。构成Kagome桁架的每个桁架元件被连续线材替代，因此，除了连续线材在其每个交叉点交叉时产生的曲率外，本发明的结构与标准的Kagome桁架非常相似。
图7是图6中由A标记的部分的三维视图。彼此相对的等边三角形被转化成正四面体，并且三根线材而不是两根线材以60度或120度相互交叉。该结构由六个定向线材组4-9构造，其被布置成在三维空间中彼此具有相同的方位角。
由六个定向线材组4-9组成的单位网格通常包括两个具有相似形状的正四面体单元，其对于共同的顶点是对称的并且彼此相对。该单位网格的结构将在下面详细描述。
线材组4、5和6在平面上相互交叉以形成等边三角形。线材7交叉线材5和线材6的交叉点，线材8交叉线材4和线材5的交叉点，线材9交叉线材6和线材4的交叉点。在这里，线材组6、9和7相互交叉以形成等边三角形，线材组4、8、9相互交叉以形成等边三角形，线材组5、7、8相互交叉以形成等边三角形。因此，六个定向线材组4-9排列形成正四面体单元(第一正四面体)。
以这样的方法将其它线材组4′、5′和6′配置为置于第一正四面体单元的顶点(基准顶点)之上，其由位于线材组4、5和6相互交叉的平面之上的线材组7、8和9交叉形成。将具有和线材组4、5和6相同定向的其它线材组4′、5′和6′布置为使的其中的每一个均与选自线材组7、8和9的两根线材交叉以便由此形成等边三角形。因此，将线材组4′、5′、6′、7、8和9布置为形成另一个正四面体单元(第二正四面体)。因此，三维网格轻质结构10的单位网格由由线材组4、5、6、7、8和9形成的第一正四面体单元和由线材组4′、5′、6′、7、8和9形成的第二正四面体单元组成。第一和第二正四面体单元分别被构造为在由线材组7、8和9形成的交叉点的上面和下面而且彼此相对。在这里，第一和第二正四面体单元具有相似的形状。如果相似比(长度比值)为1∶1，其构成了与Kagome桁架相似的结构。如果相似率远高于1∶1，第一正四面体单元远小于第二正四面体单元，直到被看作单个点的程度，则由此形成与Octet桁架相似的结构。
在本发明的网格轻质结构具有与Octet桁架相似的结构的情况下，较小的四面体单元与较大的四面体单元的相似比优选低于1∶10。如果相似比高于1∶10，线材必须被弯曲以形成小半径的曲率以便构造较小的正四面体单元，由此导致不易制成该结构。此外，构成较大的四面体单元的边缘线材变得过于细长，这会产生扭曲现象。
为了以三维连续模式形成大量的单位网格10，线材被布置为在由线材组4-9形成的正四面体单元的每一个其它顶点上构造相反的正四面体单元。因此，三维网格轻质桁架结构可以以在三维空间重复形成并结合上述单位网格的方式构造。
因此，与图3所示的一个三维Kagome桁架相似的单位网格可以通过六个定向线材的上述线材排列构造，其显示在图8中。
图9图示了三维Kagome桁架集合体，其使用线材以上述方式构造。其显示了桁架式的三维网格轻质结构11，其中图7或8中的单位网格被重复结合。
如图10所示，根据视向不同地显示了桁架式的三维网格轻质结构11。尤其是，图10底部的图几乎与二维Kagome桁架相似，而且从六个定向线材组中的一根线材的方向观察。也就是说，当沿着六根线材中的每根线材的轴向观察时，本发明的三维网格轻质结构11显示为同样的形状，上述六根线材以同样的角度(60度或120度)相互交叉。
三根线材交叉的每个交叉点相应于正四面体单元的顶点。如图11所示，当从顶点的右前方观察时，线材以两种不同的模式交叉。如图11上部和下部的图所分别显示的，三根线材可以以顺时针或者逆时针重叠的方式交叉。在线材以顺时针重叠的模式交叉的情况下，构成单位网格的正四面体具有如图12的上部图所示的凹面形状。如果线材以逆时针重叠的模式交叉，单元网格具有凸面形状。然而，两种情况都可以形成作为本发明目的的网格轻质结构，并具有与下面所述的标准Kagome桁架或Octet桁架相似的结构。
顺便说一句，图10所示的网格轻质结构在所有交叉点之间具有相同长度的线材。如果正四面体单元的一个边缘的线材长度较短，而它邻近正四面体单元的一个边缘的线材长度相对地较长，那么可以获得与图2的标准Octet桁架相似的结构。在这种情况下，构成网格轻质结构的单位网格的这两个正四面体单元的相似比不为1∶1。
图13图示了与上述Octet桁架相似的网格轻质结构12。
图14是图13的单位网格的放大透视图，其中较小的四面体单元和较大的四面体单元彼此相对。在应用粘合剂以将线材固定在原位的情况下，较小四面体单元的内部空间被粘合剂填满并因此充当Octet桁架的单位网格13的顶点。
根据本发明，制造三维网格轻质结构的方法将在下文描述。
图15是显示本发明三维网格轻质结构的制备过程的流程图。根据本发明的制造方法，通过在平面上交叉三根线材4、5和6形成基本的等边三角形。然后，用下述方式构造基本的正四面体(第一正四面体单元)：线材7交叉线材5和6的交叉点，线材8交叉线材4和5的交叉点，线材9交叉线材6和4的交叉点，三根线材6、9和7交叉以形成等边三角形，三根线材4、8和9交叉以形成等边三角形，三根线材5、7和8交叉以形成等边三角形。接下来，在由线材4-9形成的第一四面体单元的顶点上方，通过交叉三根线材4′、5′和6′形成另一个基本的等边三角形，三根线材4′、5′和6′的每根线材具有分别与线材4、5和6相同的定向。
此后，用下述方式构造另一个正四面体(第二正四面体单元)：三根线材4′、8和9、三根线材5′、7和8、以及三根线材6′、9和7分别交叉以便形成等边三角形。因此，在由三根线材7、8和9形成的交叉点(顶点)的两侧，第一四面体单元(由线材4、5、6、7、8和9形成)和第二四面体单元(由线材4′、5′、6′、7、8和9形成)构造为彼此相对并形成单位网格。在与上面相同的方式中，线材被布置为使得相反的四面体单元可以在由六根线材4-9形成的第一正四面体单元的其它顶点上形成，因此可以重复形成大量的单位网格，由此制造本发明的三维网格轻质结构。在这种情况下，第一和第二四面体单元具有相似的形状。在其相似率为1∶1的情况下，其形成了相似于Kagome桁架的结构。如果相似率远高于1∶1，其形成了相似于上述的Octet桁架的结构。
桁架式三维网格轻质结构的线材材料不受特别的限制，但可以使用金属、陶瓷、纤维、合成树脂、纤维加强合成树脂等。
另外，上述线材4、5、6、4′、5′、6′、7、8和9之间的交叉点可以被坚固地结合。在这种情况下，结合方式不受特别的限制，但可以使用液体或喷雾型粘合剂、硬钎焊、软钎焊、焊接等。
此外，线材的直径和网格轻质结构的尺寸不受限制。例如，可以使用直径10毫米的铁棒以便构造用于建筑物的结构材料等。
另一方面，如果使用几毫米的线材，得到的网格轻质结构可以用作用于加强复合材料的框架结构。例如，用作本发明的三维网格轻质结构的基础框架，可以将液态或半固态树脂或金属填充到该结构的空间中，然后固化，由此制备具有良好的刚度和韧度的块状加强复合材料。
此外，在使用图12所示的Octet型三维网格轻质结构的情况下，可以用树脂或金属填充构成单位网格的两个四面体单元中的较小的那个以便制备多孔的加强复合材料。该加强复合材料是各向同性的或近似各向同性的，因而具有与其定向无关的均匀的材料性质。因此，其可以切割成任何任意形状。并且，所述线材在所有的方向上被锁定，因此防止了在传统的复合材料中出现的例如线材的脱层或拔出的损伤。工业实用性
如上所述，根据本发明，具有与标准Kagome或Octet桁架相似的形状并因而具有良好的材料性质的三维网格轻质结构可以以连续的和成本低廉的方式制造。
在常规技术中，首先制造每层结构，然后层压或浇铸成三维结构。因此，常规技术由于其不连续的过程在制造成本上是不利的。根据本发明，借助将连续线材编织成织物的全程方法连续制造桁架式三维结构，由此能够大规模的生产并降低成本。
当参考特别阐明的实施方式描述本发明时，其不受实施方式的限制而仅受所附权利要求的限制。在不脱离本发明的范围和实质的情况下，对实施方式的改变和修改对本领域技术人员来说是显而易见的。
Claims (16)
1.三维线材编织的网格轻质结构，其由在三维空间中以60度或120度角相互交叉的六组定向连续线材形成，该网格轻质结构的单位网格包括：
a)由第一到第六线材形成的第一正四面体单元，该第一正四面体单元由以下方式构造：第一线材4、第二线材5和第三线材6在平面中交叉形成等边三角形，第四线材7与第二线材5和第三线材6的交叉点交叉，第五线材8与第一线材4和第二线材5的交叉点交叉，并且第六线材9与第三线材6和第一线材4、第四线材7、第五线材8的交叉点交叉，第六线材9在单个的基准交叉点上相互交叉；和
b)在基准交叉点上与第一正四面体单元接触并且具有与第一正四面体单元相似的形状的第二正四面体单元，该第二正四面体单元通过以下方式构造：第四线材7、第五线材8和第六线材9经过基准交叉点并进一步延伸，线材组4′、5′和6′中的每一根均与选自延伸的第四、第五和第六线材的两根线材交叉，所述线材组4′、5′和6′分别与第一线材4、第二线材5和第三线材6平行；
c)其中所述线材以60度或120度相互交叉，而且该单位网格以三维模式重复，由此形成桁架式结构。
2.如权利要求1所述的网格轻质结构，其中，在所述六组定向线材中，当从顶点的前方观察时，形成所述第一或所述第二正四面体单元顶点的三组定向线材顺时针或逆时针交叉。
3.如权利要求1所述的网格轻质结构，其中所述第一和第二正四面体单元具有1∶1的相似比。
4.如权利要求1所述的网格轻质结构，其中所述第一和第二正四面体单元具有1∶1到1∶10的相似比。
5.如权利要求1所述的网格轻质结构，其中所述线材是选自金属、陶瓷、合成树脂和纤维加强合成树脂中的任意一种。
6.如权利要求1所述的网格轻质结构，其中所述线材的交叉点通过选自液体或喷雾型粘合剂、硬钎焊、软钎焊和焊接的任意一种方法结合。
7.加强复合材料，其通过用树脂、陶瓷或金属填充根据权利要求1-6中任意一项所述的三维线材编织的网格轻质结构的空间来制备。
8.加强复合材料，其通过用树脂、陶瓷或金属填充构成根据权利要求4所述的三维线材编织的网格轻质结构的单位网格的第一和第二正四面体单元中的较小正四面体单元的空间来制备。
9.制造三维线材编织的网格轻质结构的方法，该线材由在三维空间中以60度或120度角相互交叉的六组定向连续线材形成，该方法包括以下步骤：
a)通过在平面中交叉第一线材4、第二线材5和第三线材6形成等边三角形；
b)通过交叉第四线材7与第二线材5和第三线材6，交叉第五线材8与第一线材4和第二线材5，交叉第六线材9与第三线材6和第一线材4、交叉第四线材7、第五线材8，第六线材9通过单个基准交叉点来形成第一正四面体单元；
c)通过将第四线材7、第五线材8和第六线材9经过和延伸通过基准交叉点，使线材组4′、5′和6′中的每一根与选自延伸的第四、第五和第六线材的两根线材交叉，而且所述线材组4′、5′和6′分别与第一线材4、第二线材5和第三线材6平行，形成在基准交叉点与第一正四面体单元接触并具有与第一正四面体单元相似的形状的第二正四面体单元；和
d)重复形成第一和第二正四面体单元，由此形成桁架式结构。
10.如权利要求9所述的方法，其中，在所述六组定向线材中，当从顶点的前方观察时，形成所述第一或第二正四面体单元顶点的三组定向线材顺时针或逆时针交叉。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述第一和第二正四面体单元具有1∶1的相似比。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述第一和第二正四面体单元具有1∶1到1∶10的相似比。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述线材是选自金属、陶瓷、合成树脂和纤维加强合成树脂中的任意一种。
14.如权利要求9所述的方法，进一步包括结合线材交叉点的步骤，其中所述线材的交叉点通过选自液体或喷雾型粘合剂、硬钎焊、软钎焊和焊接的任意一种方法结合。
15.制造加强复合材料的方法，其用树脂、陶瓷或金属填充根据权利要求9-14中任一项制造的三维线材编织的网格轻质结构的空间。
16.制造加强复合材料的方法，其用树脂、陶瓷或金属填充构成根据权利要求12制造三维线材编织的网格轻质结构的单位网格的第一和第二正四面体单元中的较小正四面体单元的空间。
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