DE102018104723A1

DE102018104723A1 - Eine kraftfahrzeugstrukturkomponente und ein herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102018104723A1
Application number: DE102018104723.1A
Authority: DE
Inventors: Justin C. Martin; Joseph M. Polewarczyk; Paul J. Wolcott
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2018-09-06
Anticipated expiration: 2038-03-02
Also published as: CN108528531A; US20180251163A1; CN108528531B; US10343725B2; DE102018104723B4

Abstract

Eine Kraftfahrzeugstrukturkomponente beinhaltet eine Gitterstruktur. Die Gitterstruktur definiert eine Vielzahl von Zellen. Die Vielzahl von Zellen beinhaltet eine Vielzahl von zumindest teilweise gefüllten Zellen, von denen jede zumindest teilweise mit einer Füllung gefüllt ist, und eine Vielzahl von Hohlzellen, die unter der Vielzahl von zumindest teilweise gefüllten Zellen verteilt sind, um Lasten zu verteilen und zu lenken.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Strukturkomponenten für Kraftfahrzeuge und insbesondere additiv hergestellt Kraftfahrzeugstrukturkomponenten und ein Herstellungsverfahren.
Kraftfahrzeugstrukturkomponenten werden verwendet, um verschiedene Elemente eines Fahrzeugs einschließlich Antriebsstränge, Kraftstofftanks, Aufhängungen, Fahrgestellkarosserien, Kabinen und anderen Elementen zu tragen. Solche Komponenten können so ausgelegt sein, dass sie verschiedenen Kräften, die durch die Bewegung des Fahrzeugs über verschiedene Geländearten verursacht werden können, dynamisch standhalten und in einigen Fällen einen Grad an Schutz für den Fahrer des Fahrzeugs bereitstellen. Oft ist das Gewicht umso größer, je höher der Grad der strukturellen Unterstützung ist. Darüber hinaus kann die geplante Ausrichtung und Konfiguration verschiedener Strukturkomponenten durch verfügbare Herstellungstechniken begrenzt sein. Dementsprechend ist es wünschenswert, weitere Verbesserungen und Gestaltungsoptionen bereitzustellen, die mit der Herstellung von Kraftfahrzeugstrukturkomponenten verbunden sind.
KURZDARSTELLUNG
In einer exemplarischen, nicht einschränkenden Ausführungsform der Erfindung beinhaltet eine Kraftfahrzeugstrukturkomponente eine Gitterstruktur. Die Gitterstruktur definiert eine Vielzahl von Zellen. Die Vielzahl von Zellen beinhaltet eine Vielzahl von zumindest teilweise gefüllten Zellen, von denen jede zumindest teilweise mit einer Füllung gefüllt ist, und eine Vielzahl von Hohlzellen, die unter der Vielzahl von zumindest teilweise gefüllten Zellen verteilt sind, um die Last zu verteilen und zu lenken.
Zusätzlich zu der vorhergehenden Ausführungsform sind die Vielzahl von Hohlzellen offene Zellen.
Alternativ oder zusätzlich dazu sind in der vorangehenden Ausführungsform die Gitterstruktur und die Füllung als additive Schicht hergestellt.
Alternativ oder zusätzlich dazu wird in der vorhergehenden Ausführungsform zumindest die Gitterstruktur additiv hergestellt.
Alternativ oder zusätzlich dazu ist in der vorhergehenden Ausführungsform die Gitterstruktur metallisch.
Alternativ oder zusätzlich dazu sind in der vorhergehenden Ausführungsform die Gitterstruktur und die Füllung ein homogenes Stück.
Alternativ oder zusätzlich dazu hat die Vielzahl von Zellen in der vorangehenden Ausführungsform die gleiche Größe.
Alternativ oder zusätzlich dazu beinhaltet die Kraftfahrzeugstrukturkomponente in der vorstehenden Ausführungsform eine additiv gefertigte Außenhaut, die die Gitterstruktur umgibt.
Alternativ oder zusätzlich dazu sind in der vorhergehenden Ausführungsform die Gitterstruktur, die Füllungen und die Außenhaut ein einheitliches Stück.
Alternativ oder zusätzlich dazu bildet bei der vorhergehenden Ausführungsform die Vielzahl von zumindest teilweise gefüllten Zellen mindestens eine erste Reihe und die Vielzahl von Hohlzellen mindestens einer zweiten Reihe, die angrenzend an der mindestens einen ersten Reihe angeordnet ist.
Alternativ oder zusätzlich dazu weist in der vorangehenden Ausführungsform die wenigstens eine erste Reihe eine V-Form auf.
Alternativ oder zusätzlich dazu weist in der vorhergehenden Ausführungsform die mindestens eine zweite Reihe eine V-Form auf.
Als Alternative oder zusätzlich zu dieser Ausführungsform enthält die Gitterstruktur eine Vielzahl von gestapelten Schichten, die jeweils die Vielzahl von Zellen enthalten.
In einer anderen, nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Fahrzeugrahmen eine erste Komponente, eine zweite Komponente und eine additiv gefertigte Komponente. Die additiv gefertigte Komponente erstreckt sich zwischen der ersten und der zweiten Komponente und steht mit diesen in Eingriff. Die additiv gefertigte Komponente beinhaltet eine Gitterstruktur, die eine Vielzahl von Zellen definiert. Die Vielzahl von Zellen beinhaltet eine Vielzahl von zumindest teilweise gefüllten Zellen und eine Vielzahl von Hohlzellen, die unter der Vielzahl von zumindest teilweise gefüllten Zellen verteilt sind, um die Last zu verteilen und zu lenken.
Zusätzlich zu der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet die erste Komponente eine Frontalaufprallbarriere.
Alternativ oder zusätzlich zu dieser Ausführungsform enthält die zweite Komponente eine Rahmenschiene.
In einer anderen, nicht einschränkenden Ausführungsform der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Ausbilden einer Kraftfahrzeugstrukturkomponente den Schritt der additiven Fertigung einer Gitterstruktur. Die Gitterstruktur definiert eine Vielzahl von Zellen mit einer Vielzahl von zumindest teilweise gefüllten Zellen und eine Vielzahl von Hohlzellen. Die Vielzahl von Hohlzellen ist auf die Vielzahl von zumindest teilweise gefüllten Zellen verteilt, um die Last zu verteilen und zu lenken.
Zusätzlich zu der vorangehenden Ausführungsform beinhaltet das Verfahren die additive Fertigung einer Füllung, die in jeder der Vielzahl von zumindest teilweise gefüllten Zellen angeordnet ist, wenn die Gitterstruktur additiv gefertigt wird.
Alternativ oder zusätzlich dazu ist in der vorhergehenden Ausführungsform die additive Fertigung eine additive Schichtfertigung.
Alternativ oder zusätzlich dazu beinhaltet das Verfahren in der vorstehenden Ausführungsform das Leeren eines unbenutzten Pulvers aus der Vielzahl von Hohlzellen, die offene Zellen sind.
Die oben genannten Eigenschaften und Vorteile sowie anderen Eigenschaften und Funktionen der Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ohne weiteres hervor.
Figurenliste
Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur exemplarisch in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen und der ausführlichen Beschreibung, welche sich auf die folgenden Zeichnungen bezieht:

1 ist eine perspektivische Teilansicht eines Fahrzeugrahmens als eine nicht einschränkende exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Querschnitt des Fahrzeugrahmens, der eine Kraftfahrzeugstrukturkomponente entlang der Linie 2-2 von 1 zeigt;
3 ist ein Teilquerschnitt einer Gitterstruktur der Kraftfahrzeugstrukturkomponente, die dem Kreis 3 von 2 entnommen ist;
4 ist eine schematische Darstellung eines additiven Fertigungssystems, das verwendet wird, um zumindest die Gitterstruktur der Kraftfahrzeugstrukturkomponente des Fahrzeugrahmens zu fertigen;
5 ist ein Querschnitt der Gitterstruktur der Kraftfahrzeugstrukturkomponente entlang der Linie 5-5 von 3;
6 ist eine Draufsicht auf einen oberen Schnittabschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Gitterstruktur; und
7 ist eine perspektivische Ansicht der Gitterstruktur von 6, die eine Vielzahl von Schichtabschnitten veranschaulicht.

GENAUE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken. Es sollte verstanden werden, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, veranschaulicht 1 einen Abschnitt von beispielsweise einem Fahrzeugrahmen 20, der drei Komponenten 22, 24, 26 enthalten kann. Die Komponente 22 kann sich zwischen den Komponenten 24, 26 erstrecken und mit diesen in Eingriff stehen. In einer Ausführungsform kann die Komponente 22 eine Kraftfahrzeugstrukturkomponente sein; die Komponente 26 kann ein Hilfsrahmen, eine Rahmenbefestigung oder eine andere strukturelle Komponente sein; und die Komponente 24 kann eine Barriere (z. B. Frontalaufprallbarriere), ein Hilfsrahmen, eine Rahmenbefestigung oder eine andere strukturelle Komponente sein. In einem Beispiel kann sich die Strukturkomponente 22 zwischen der Frontalaufprallbarriere 24 und der Rahmenbefestigung 26 erstrecken und mit dieser in Eingriff stehen.
In einer Ausführungsform kann die Komponente oder Rahmenbefestigung 26 eine Querschiene, eine Längsschiene und/oder ein Schweller sein. Die Komponenten oder Frontalaufprallbarriere 24 kann eine vordere Stoßstange oder eine vordere Stoßstangenstütze sein, und die Kraftfahrzeugstrukturkomponente 22 kann eine Verbindung zwischen den Komponenten 24, 26 sein. Die Komponenten 24, 26 können aus einer beliebigen Art von Strukturmaterial hergestellt sein, einschließlich Kunststoff, Aluminium, Stahl und anderen Metalllegierungen. Darüber hinaus können die Komponenten 24, 26 durch herkömmliche Mittel (d. h. anders als durch eine additive Fertigung) hergestellt werden und können geformt, bearbeitet und/oder gestanzt werden. Die Kraftfahrzeugstrukturkomponente 22 kann ein Additiv sein, das aus einer beliebigen Vielfalt von Materialien hergestellt ist, die ausreicht, um die erforderliche strukturelle Integrität zu erreichen. In einer Ausführungsform kann die Kraftfahrzeugstrukturkomponente 22 additiv direkt an eine oder beide der Komponenten 24, 26 gefertigt wird. In einer anderen Ausführungsform kann die Kraftfahrzeugstrukturkomponente 22 additiv separat von den Komponenten 24, 26 gefertigt und später mit den Komponenten 24, 26 durch eine beliebige Vielzahl von Arten einschließlich Befestigungsmitteln, Schweißen, Verkleben und anderen in Eingriff gebracht werden.
Bezugnehmend auf 2 gezeigt, kann die Kraftfahrzeugstrukturkomponente 22 eine Gitterstruktur 28 und eine Außenhaut oder Ummantelung 30 beinhalten. Die Gitterstruktur 28 kann allgemein innerhalb der Ummantelung 30 angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann sich die Gitterstruktur 28 zwischen einer Innenfläche 32 der Ummantelung 30 erstrecken und mit dieser in Eingriff stehen, und eine Außenfläche 34 der Ummantelung 30 kann in direktem Kontakt mit den Komponenten 24, 26 stehen. Die Gitterstruktur 28 kann aus dem gleichen Material hergestellt sein und kann als ein einheitliches, homogenes Stück mit der Ummantelung 30 ausgebildet sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Ummantelung 30 getrennt von der Gitterstruktur 28 ausgebildet oder gefertigt sein, die später in die Ummantelung 30 eingefügt wird.
Bezugnehmend auf 2 und 3, kann die Gitterstruktur 28 der Kraftfahrzeugstrukturkomponente 22 die Grenzen einer Vielzahl von Zellen 33 definieren. Jede Zelle 33 kann im Allgemeinen die gleiche Form aufweisen und kann eine sich wiederholende Ausrichtung oder Konfiguration aufweisen. Die Vielzahl von Zellen 33 kann eine Vielzahl von Hohlzellen 36 und eine Vielzahl von zumindest teilweise gefüllten Zellen 38 beinhalten. In einem Beispiel kann jede der zumindest teilweise gefüllten Zellen 38 mit einer Füllung 40 gefüllt sein. In einem anderen Beispiel kann ein Segment der Gitterstruktur 28 Wände umfassen, die allgemein eine jeweilige Zelle 38 umgeben und definieren, und die Zelle 38 kann Material enthalten, das die umgebenden Wände auskleidet, wodurch die Wanddicke des Segments der Gitterstruktur 28 effektiv erhöht wird. Das die Wände auskleidende Material kann aus dem gleichen Material wie die Gitterstruktur 28 bestehen.
In einer Ausführungsform können die Gitterstruktur 28 und die Füllung 40 (oder Wände mit einer erhöhten Wanddicke) als ein einheitliches und homogenes Stück durch additive Fertigung gefertigt oder gebildet werden. Alternativ kann die Füllung 40 aus einem anderen Material als die Gitterstruktur 28 bestehen und/oder in loser Pulverform, flüssiger Form oder fester Form vorliegen, die direkt mit der umgebenden Gitterstruktur 28 in Eingriff gebracht oder gebildet werden kann. Obwohl jede Zelle 33 so dargestellt ist, dass sie rautenförmig und durch vier Seiten der Gitterstruktur 28 definiert ist, versteht es sich, dass jede Zelle 33 eine beliebige Form haben kann. Zum Beispiel können die sich wiederholenden Zellen 33 dreieckig, quadratisch oder hexagonal sein oder jede andere Form aufweisen.
Die hohlen und zumindest teilweise gefüllten Zellen 36, 38 können in spezifischen Mustern angeordnet sein, um auf die Komponente 22 ausgeübte Kräfte zu verteilen und/oder umzulenken. Zum Beispiel können die hohlen und zumindest teilweise gefüllten Zellen 36, 38 respektvoll austauschbare Reihen 42, 44 bilden, die V-förmig sein können, siehe 2. Die Anordnung von hohlen und zumindest teilweise gefüllten Zellen 36, 38 kann ferner eine plastische Verformung (d. h. vordefinierte Quetschpfade) der Komponente 22 und/oder angrenzender Komponenten 24, 26 in einer allgemeinen, vorgegebenen Richtung erleichtern und/oder steuern, die sich von der Richtung der Richtung der ausgeübten Kraft unterscheidet. Es wird in Betracht gezogen und verstanden, dass die Vielzahl von Zellen 33 offene Zellen oder geschlossene Zellen sein können und von der Art des angewandten additiven Herstellungsverfahrens abhängig sein können. Es wird ferner in Betracht gezogen, dass die Gitterstruktur 28 gestapelte Schichtsegmente oder Schichten von Zellen 33 beinhalten kann. In solch einer dreidimensionalen Orientierung kann die V-Form einer Schicht von zumindest teilweise gefüllten Zellen 38 zum Beispiel allgemein eine dreidimensionale Kegelform oder eine beliebige andere Form bilden.
Bezugnehmend auf 3 kann die Gitterstruktur 28 in einer Ausführungsform eine Vielzahl von ersten Wänden (d. h. drei, die als 46A, 46B, 46C dargestellt sind), die verlängert sein können, und eine Vielzahl von zweiten, sich kreuzenden Wänden (d. h. drei, die als 48A, 48B, 48C dargestellt sind) beinhalten. Die ersten Wände 46A, 46B, 46C können im Wesentlichen parallel zueinander sein, und die zweiten sich kreuzenden Wände 48A, 48B, 48C können im Wesentlichen parallel zueinander sein, wobei jede Wand 48A, 48B, 48C die Vielzahl der ersten Wände 46A, 46B, 46C schneidet. Die ersten Wände 46A, 46B, 46C können jeweils gegenüberliegende Flächen 50, 52 aufweisen, und die sich kreuzenden Wände 48A, 48B, 48C können jeweils gegenüberliegende Flächen 54, 56 aufweisen. In einer Ausführungsform kann eine Hohlzelle 36 der Vielzahl von Zellen 33 durch gegenüberliegende Flächen 52, 50 von jeweiligen angrenzenden Wänden 46A, 46B und gegenüberliegenden Flächen 56, 54 von jeweiligen angrenzenden sich kreuzenden Wänden 48A, 48B definiert sein. Die Hohlzelle 36 kann allgemein von vierangrenzenden Zellen 33 (d. h. hohlen und/oder zumindest teilweise gefüllten Zellen 36, 38) umgeben sein, die durch eine der Wände getrennt sind. So kann beispielsweise eine gefüllte Zelle 38 der Vielzahl von Zellen 33 angrenzend an der Hohlzelle 36 sein und ist von der Hohlzelle 36 durch die Wand 46B getrennt. Die gefüllte Zelle 38 der Vielzahl von Zellen 33 durch gegenüberliegende Flächen 52, 50 von jeweiligen angrenzenden Wänden 46B, 46C und gegenüberliegenden Flächen 56, 54 von jeweiligen angrenzenden sich kreuzenden Wänden 48A, 48B definiert sein.
Bezugnehmend auf 4 kann die Kraftfahrzeugstrukturkomponente 22 als ein Herstellungsprodukt oder Werkstück in einem additiven Fertigungssystem 60 ausgebildet sein. Das additive Fertigungssystem 60 kann eine Additive Layer Manufacturing-Vorrichtung (ALM-Vorrichtung) (d. h. Pulverbettfusion) sein. Beispiele für ALM-Gerätetypen können Direktes Metall-Lasersintern (DMLS), Selektives Laserschmelzen (SLM), Laserstrahlschmelzen (LBM), Elektronenstrahlschmelzen (EBM) und andere beinhalten. ALM-Vorrichtungen können die Herstellung komplexer Metall-, Polymer-, Keramik- und Verbundstrukturen durch freiformende Schicht-für-Schicht-Konstruktion des Werkstücks erleichtern. Wie einem Fachmann auf dem Gebiet der additiven Fertigung bekannt ist, beinhalten die Prinzipien hinter additiven Herstellungsverfahren das selektive Schmelzen zerstäubter Vorläufer-Pulverbetten durch eine gerichtete Energiequelle, die den lithographischen Aufbau des Werkstücks erzeugen kann. Das Schmelzen des Pulvers kann in kleinen lokalisierten Bereichen des Energiestrahls auftreten, wobei kleine Schmelzvolumina erzeugt werden, die Schmelzepools genannt werden, typischerweise gefolgt von einer schnellen Verfestigung, was eine sehr genaue Steuerung des Erstarrungsprozesses bei der schichtweisen Herstellung des Werkstücks erlaubt. Die ALM-Vorrichtungen können durch dreidimensionale geometrische, solide, Modelle gesteuert werden, die in Computer-Aided-Design-Softwaresystemen (CAD-Softwaresystemen) entwickelt wurden. Es wird ferner in Betracht gezogen und verstanden, dass andere additive Herstellungsverfahren angewendet werden können, um die Kraftfahrzeugstrukturkomponente 22 zu bilden. Beispiele für andere Verfahren können VAT-Photopolymerisation, Material strahlen, Bindemittelstrahlen, Materialextrusion (d. h. Fused-Deposition-Modeling), Bogenlaminierung mit Ultraschallschweißen, Directed-Energy-Deposition und andere einschließen.
In einer Ausführungsform ist die ALM-Vorrichtung oder das ALM-System 60, als ein Beispiel eines additiven Herstellungssystems, das in der Lage ist, die Kraftfahrzeugstrukturkomponente 22 herzustellen, schematisch in 4 dargestellt. Die ALM-Vorrichtung 60 kann einen Werktisch 62 zum Halten eines Pulverbetts 64, einen Partikelverteiler oder -wischer 66 zum Ausbreiten des Pulverbetts 64 über den Werktisch 62 (siehe Pfeil 68), eine Energiepistole 70 zum selektiven Schmelzen von Bereichen der aufeinanderfolgenden Schichten 84 des Pulverbetts 64, einen Pulverzufuhrtrichter 72 zum Zuführen von Pulver zu dem Verteiler 66 und einen Pulverüberschusstrichter 74 aufweisen. Die ALM-Vorrichtung 60 kann so aufgebaut sein, dass sie die Kraftfahrzeugstrukturkomponente 22 oder Abschnitte davon schichtweise aufbaut. Das Pulverbett 64 kann aus der gleichen Materialzusammensetzung bestehen wie die Komponente oder das Werkstück, das additiv hergestellt wird.
Bezugnehmend auf 4 und 5 kann die ALM-Vorrichtung 60 eine Steuerung oder einen Computer 78 enthalten, der Software zum Eingeben von Daten und zum Programmieren automatisierter Funktionen gemäß einem eingegebenen dreidimensionalen computergestützten Konstruktionsmodell (CAD-Modell) der Kraftfahrzeugstrukturkomponente 22 enthält. Das Modell kann eine Aufgliederung der Komponente 22 in eine Vielzahl von Schichten 80 enthalten, die allgemein in einer vertikalen oder Z-Koordinatenrichtung additiv übereinander aufgebaut sind (siehe Pfeil 82 in 4). Jede erstarrte Schicht 80 entspricht einer Schicht 84 des Pulverbetts 64 vor der Verfestigung, und jede Schicht 84 wird auf einer gebildeten Oberfläche 86 der zuvor verfestigten Schicht 80 platziert.
Die Steuerung 78 kann im Allgemeinen die gesamte ALM-Vorrichtung 60 über eine Reihe von elektrischen und/oder digitalen Signalen 88 betreiben, die an die verschiedenen Geräteelemente gesendet werden. Zum Beispiel kann die Steuerung 78 ein Signal 88 an einen mechanischen Kolben 90 des Vorratsbehälters 72 senden, um ein Zufuhrpulver 92 nach oben zu drücken (siehe Pfeil 94), um von dem Verteiler 66 aufgenommen zu werden. Der Verteiler 66 kann ein Wischer, eine Walze oder eine andere Vorrichtung sein, die das Zufuhrpulver 92 mit einer vorbestimmten Dicke, die durch eine Abwärtsbewegung (siehe Pfeil 82) des durch e Steuerung 78 gesteuerten Werktisch 62 auf die Werkoberfläche 86 des Werkstücks drückt oder anderweitig platziert (siehe Pfeil 68). Überschüssiges Pulver 96 kann durch den Verteiler 66 in den Überschusstrichter 74 geschoben werden.
Sobald eine im Wesentlichen ebene Pulverschicht 84 über der Werkstückoberfläche 86 erreicht ist, kann die Steuerung 78 ein Signal 88 an die Energiepistole 70 senden, um einen Laser- oder Elektronenstrahl zu emittieren (siehe Pfeile 100). Der Elektronenstrahl 100 kann durch einen Richtungsmechanismus 98 gesteuert oder geleitet werden, der im Allgemeinen an dem Ausgang der Energiepistole 70 angeordnet sein kann. Der Richtungsmechanismus 98 kann eine Fokussierlinse beinhalten, die den von der Energiepistole 70 emittierten Strahl 100 fokussiert. Ein elektromagnetischer Scanner oder Drehspiegel des Mechanismus 98 kann dann den Energiestrahl 100 steuerbar lenken.
Der gesteuerte Energiestrahl 100 trifft auf ausgewählte Bereiche der oberen Schicht 84 des Pulverbetts 64 auf. Der Strahl 100 kann sich mit einer kontrollierten Geschwindigkeit und Leistung entlang der Schicht 84, die Bereich für Bereich der Schicht schmilzt, bewegen, wodurch jeder Bereich in Pools geschmolzen wird. Die Pools können sich dann verfestigen und schließlich die Schicht 80 bilden. Das Verfahren kann sich dann wiederholen, wobei eine andere Pulverschicht 84 über die letzte erstarrte Schicht 80 verteilt wird, und die Energiepistole 70 schmilzt mindestens einen Abschnitt dieser Schicht zusammen mit einem Rückschmelzbereich der zuvor erstarrten Schicht 80, um die Kraftfahrzeugstrukturkomponente 22 zu bilden.
Wie zuvor erwähnt, kann die Vielzahl von Hohlzellen 36 der Gitterstruktur 28 offene Zellen aufweisen. Da die Zellen 36 offen sind, kann das unbenutzte oder nicht geschmolzene Pulver, das während verschiedener ALM-Stadien oder nach der Herstellung in den Zellen verbleibt, aus jeder Hohlzelle entleert werden.
Unter Bezugnahme auf 6 und 7 ist eine zweite Ausführungsform einer Strukturkomponente veranschaulicht, worin Elemente, die denen der ersten Ausführungsform gleichen, identische Bezugszeichen haben, mit Ausnahme der Hinzufügung eines Hochkommasuffixes. Eine Gitterstruktur 28' kann additiv mit einer Vielzahl von Schichten 80 ' (d. h. Schicht oder geschichteten Abschnitten) hergestellt werden, die übereinander als ein homogenes Stück gestapelt sind. Wie dargestellt, kann jede Schicht 80' der Gitterstruktur 28' allgemein entlang einer xy-Koordinatenebene liegen und kann in einer z-Koordinatenrichtung gestapelt sein. Jede Schicht 80' kann eine Vielzahl von Zellen 33' beinhalten, die allgemein beispielsweise eine sechseckige Form aufweisen. Jede Vielzahl von Zellen 33', die durch jede Schicht 80' definiert sind, kann eine Vielzahl von Hohlzellen 36' und eine Vielzahl von zumindest teilweise gefüllten Zellen 38' enthalten. Die Zellen 36', 38' in jeder Schicht 80' können ein Dichtemuster 102 bilden. Das Dichtemuster 102 in einer Schicht 80' kann sich von dem Dichtemuster in einer angrenzenden Schicht unterscheiden. Die Dichtemuster 102, die unter den mehreren Schichten zusammengenommen werden, können ein dreidimensionales Dichtemuster bilden.
In dem vorliegenden Beispiel zeigen 6 und 7 teilweise gefüllte Zellen 38' als Zellen dar, die eine Materialschicht enthalten, die an den angrenzenden, definierenden Wänden der Gitterstruktur 28', die die Zelle 38' definieren, anhaftet oder homogen darin gebildet ist. Es wird ferner in Betracht gezogen und verstanden, dass jede Zelle 38' mit einem Material gefüllt sein kann, das sich von dem Material der Gitterstruktur 28' unterscheidet. Alternativ kann jede Zelle 38' vollständig mit dem gleichen Material wie die Gitterstruktur 28' gefüllt sein, kann aber weiterhin eine gleichförmige Dichte aufweisen, die sich von der Gitterstrukturdichte unterscheidet.
Vorteile und Vorzüge der vorliegenden Offenbarung beinhalten eine vielzellige Kraftfahrzeugstrukturkomponente, die in der Lage ist, abstimmbare Quetschpfade im Falle einer Stoßbelastung, einer von außen aufgebrachten Kraft und/oder Betriebslasten zu definieren. Ein weiterer Vorteil ist die Fähigkeit, komplexe zelluläre Strukturen unter Verwendung eines additiven Herstellungsverfahrens zu entwerfen und zu realisieren.
Während die obige Offenbarung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen und die einzelnen Teile durch entsprechende andere Teile ausgetauscht werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Materialsituation an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist vorgesehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, aber alle Ausführungsformen beinhaltet, die in deren Umfang fallen.

Claims

Kraftfahrzeugstrukturkomponente, umfassend: eine Gitterstruktur, die eine Vielzahl von Zellen mit einer Vielzahl von zumindest teilweise gefüllten Zellen, die jeweils zumindest teilweise mit einer Füllung gefüllt sind, und eine Vielzahl von Hohlzellen definiert, die unter der Vielzahl von zumindest teilweise gefüllten Zellen verteilt sind, um die Last zu verteilen und zu lenken.
Kraftfahrzeugstrukturkomponente nach Anspruch 1, worin die Vielzahl von Hohlzellen offene Zellen sind.
Kraftfahrzeugstrukturkomponente nach Anspruch 1, worin zumindest die Gitterstruktur additiv gefertigt ist.
Kraftfahrzeugstrukturkomponente nach Anspruch 3, worin die Gitterstruktur metallisch ist.
Kraftfahrzeugstrukturkomponente nach Anspruch 4, worin die Gitterstruktur und die Füllung ein homogenes Teil sind.
Kraftfahrzeugstrukturkomponente nach Anspruch 1, worin die Vielzahl von Zellen die gleiche Größe aufweist.
Kraftfahrzeugstrukturkomponente nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine additiv gefertigte Außenhaut, die die Gitterstruktur umgibt.
Kraftfahrzeugstrukturkomponente nach Anspruch 7, worin die Gitterstruktur, die Füllungen und die Außenhaut ein einheitliches Teil sind.
Kraftfahrzeugstrukturkomponente nach Anspruch 1, worin die Vielzahl von zumindest teilweise gefüllten Zellen mindestens eine erste Reihe bilden und die Vielzahl von Hohlzellen mindestens eine zweite Reihe bilden, die angrenzend an der mindestens einen ersten Reihe angeordnet ist.
Kraftfahrzeugstrukturkomponente nach Anspruch 9, worin die mindestens eine erste Reihe eine V-Form aufweist und die mindestens eine zweite Reihe eine V-Form aufweist.