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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verkleidungselement und insbesondere ein Verkleidungselement mit einer integrierten strukturellen Zusammensetzung, die unter Verwendung einer additiven Fertigungstechnik gebildet wird, die darauf abgestimmt ist, variierte Dichten bereitzustellen.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Komponententeile eines Fahrzeugs bestehen im Allgemeinen aus mehreren Materialsubstraten, die einzigartige Formulierungen der verschiedenen Materialien erfordern, um unterschiedliche Dichteprofile innerhalb der Komponente zu erhalten. Komponententeile aus einem einzelnen Material, die unter Verwendung einer additiven Fertigungstechnik konfiguriert sind, sind erwünscht, um variierte Dichteprofile innerhalb des Komponententeils bereitzustellen.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Verkleidungselements die folgenden Schritte: 1) Erhalten festgelegter Kriterien eines Zielkomponententeils; 2) Erstellen eines Bauraums unter Verwendung der festgelegten Kriterien; 3) Auswählen eines einzelnen Materials für das Verkleidungselement; 4) Bereitstellen eines Designs für das Verkleidungselement mit einer oder mehreren Gittermatrizen; 5) Anpassen des Designs, um die festgelegten Kriterien des Zielkomponententeils zu erfüllen; 6) Bilden des Verkleidungselements unter Verwendung des einzelnen Materials in einem additiven Fertigungsprozess.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Verkleidungselements die folgenden Schritte: 1) Drucken einer Außenhülle, die einen Innenabschnitt aufweist; 2) Drucken eines Kernabschnitts innerhalb des Innenabschnitts der Außenhülle, wobei der Kernabschnitt eine erste Gittermatrix beinhaltet, die ein erstes Muster von miteinander verbundenen Verbindungen beinhaltet, die einen ersten Satz von Zellen definieren; 3) Drucken einer zweiten Gittermatrix, die ein zweites Muster von miteinander verbundenen Verbindungen beinhaltet, die einen zweiten Satz von Zellen definieren, wobei die zweite Gittermatrix ein Gesamtdichteprofil beinhaltet, das größer als ein Gesamtdichteprofil der ersten Gittermatrix ist.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Verkleidungselements 1) Erhalten von festgelegten Kriterien eines Zielkomponententeils, das aus einer Vielzahl von Materialien besteht; 2) Verarbeiten der festgelegten Kriterien zu einem Bauraum zum Herstellen des Verkleidungselements, wobei der Bauraum Parameter für das Verkleidungselement beinhaltet, das aus einem einzelnen Material zu erzeugen ist; 3) Eingeben des Bauraums in eine dreidimensionale Druckvorrichtung, der das einzelne Material zugeführt wird; 4) Bilden des Verkleidungselements unter Verwendung der dreidimensionalen Druckvorrichtung aus dem einzelnen Material.
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Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, der Patentansprüche und der beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
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Figurenliste
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Für die Zeichnungen gilt:
- 1 ist eine perspektivische Vorderansicht einer Sitzbaugruppe, die in einem Fahrzeuginnenraum angeordnet ist und eine Vielzahl von darauf angeordneten Verkleidungselementen aufweist;
- 2 ist eine perspektivische Vorderansicht der Sitzbaugruppe aus 1, wenn sie aus dem Fahrzeuginnenraum entfernt ist;
- 3 ist eine perspektivische Draufsicht eines Verkleidungselements der Sitzbaugruppe aus 2;
- 4 ist eine Querschnittsansicht des Verkleidungselements aus 3 entlang Linie IV, die mehrere Gittermatrizen zeigt, die innerhalb eines Innenabschnitts des Verkleidungselements angeordnet sind, wie durch eine Außenhülle definiert;
- 5 ist eine Querschnittsansicht eines Verkleidungselements gemäß einer anderen Ausführungsform, die mehrere Gittermatrizen zeigt, die innerhalb eines Innenabschnitts des Verkleidungselements angeordnet sind, wie durch eine Außenhülle definiert;
- 6 ist eine Querschnittsansicht des Verkleidungselements aus 5, die mehrere Gittermatrizen zeigt, die miteinander und mit der Außenhülle verbunden sind;
- 7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines Verkleidungselements gemäß einer Ausführungsform darstellt;
- 8 ist eine perspektivische Rückansicht eines Zielkomponententeils in Form einer Kopfstützenbaugruppe; und
- 9 ist eine Querschnittsansicht des Zielkomponententeils aus 8 entlang Linie IX.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Für die Zwecke der Beschreibung in dieser Schrift beziehen sich die Ausdrücke „oben“, „unten“, „rechts“, „links“, „hinten“, „vorne“, „vertikal“, „horizontal“ und Ableitungen davon auf die Offenbarung, wie sie in 1 ausgerichtet ist. Sofern nicht anders angegeben, soll sich der Ausdruck „vorne“ auf die Fläche des Elements beziehen, die näher an einem beabsichtigten Betrachter liegt, und der Ausdruck „hinten“ soll sich auf die Fläche des Elements beziehen, die weiter vom beabsichtigten Betrachter entfernt ist. Es versteht sich jedoch, dass die Offenbarung verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil vorgegeben ist. Zudem versteht es sich, dass die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten und in der folgenden Beschreibung beschriebenen konkreten Vorrichtungen und Prozesse lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Somit sind konkrete Abmessungen und andere physische Eigenschaften in Zusammenhang mit den hierin offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, sofern die Patentansprüche nicht ausdrücklich etwas anderes vorgeben.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Sitzbaugruppe 10 gezeigt, die innerhalb eines Innenraums 12A eines Fahrzeugs 12 angeordnet ist. Insbesondere ist die Sitzbaugruppe 10 innerhalb des Fahrzeuginnenraums 12A benachbart zu einer Instrumententafel oder einem Armaturenbrett 13 angeordnet. In 1 ist die Sitzbaugruppe 10 in einem Sitzbereich auf der Fahrerseite positioniert. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass die Sitzbaugruppe 10 oder verschiedene Komponenten und Merkmale davon an anderen Sitzbaugruppen angeordnet sein können, die in anderen Bereichen eines Fahrzeuginnenraums 12A positioniert sind, wie zum Beispiel im Sitzbereich auf der Beifahrerseite, in einem hinteren Sitzbereich oder in einer Sitzoption in dritter Reihe. Die Sitzbaugruppe 10 ist in 1 auf einer Fahrzeugbodenstützfläche 14 abgestützt gezeigt und beinhaltet im Allgemeinen einen im Wesentlichen horizontalen Sitzabschnitt 16 und eine im Wesentlichen aufrechte Rückenlehne 18. Es wird in Betracht gezogen, dass die Sitzbaugruppe 10 dazu konfiguriert sein kann, im Fahrzeuginnenraum 12A zwischen einer nach vorne gewandten und einer nach hinten gewandten Konfiguration zu rotieren. Somit wird in Betracht gezogen, dass es sich bei dem Fahrzeug 12 um ein autonomes oder ein selbstfahrendes Fahrzeug handelt, in dem eine Sitzbaugruppe mit Kapazitäten zur Vorwärts- und Rückwärtsausrichtung verwendet werden könnte.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, ist eine Kopfstützenbaugruppe 20 an einem oberen Abschnitt der Rückenlehne 18 angeordnet und beinhaltet ein sich nach vorne erstreckendes Kopfstützenpolster 20A. Bei der Kopfstützenbaugruppe 20 und der Rückenlehne 18 kann es sich um integrierte Komponenten oder aneinander gekoppelte modulare Komponenten handeln. Wie ferner in 1 gezeigt, beinhaltet der Sitzabschnitt 16 eine obere Stützfläche 21, die dazu konfiguriert ist, einen Sitzinsassen darauf abzustützen.
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Unter konkreter Bezugnahme auf 2 würden im Allgemeinen der Sitzabschnitt 16, die Rückenlehne 18 und die Kopfstützenbaugruppe 20 verschiedene Stützmaterialien beinhalten, wie etwa Stoff-/Leder-/Vinylabdeckungsmaterialien und Schaumstoff-/Kunststoffträgermaterialien, die auf äußeren Komfortträgermodulen verpackt sind, um einen Sitzinsassen, der auf der Sitzbaugruppe 10 sitzt, abzustützen. Die Sitzbaugruppe 10 des vorliegenden Konzepts ist dazu konfiguriert, diese Stützmerkmale unter Verwendung einer integrierten Komponentenstruktur bereitzustellen, wie nachstehend näher beschrieben.
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Wie ferner in 2 gezeigt, beinhaltet die Rückenlehne 18 eine Vielzahl von Verkleidungselementen, die zusammenwirken, um eine Stützstruktur für die Rückenlehne 18 bereitzustellen. Wie insbesondere in 2 gezeigt, sind die Verkleidungselemente als Bezugszeichen 22-36 gekennzeichnet, wobei die Verkleidungselemente 22, 24, 26 und 28 eine Abstützung für gegenüberliegende Seitenpolster der Rückenlehne 18 definieren. Die Verkleidungselemente 30, 32 definieren einen oberen Stützabschnitt für die Rückenlehne 18 und die Verkleidungselemente 34, 36 definieren einen im Allgemeinen mittig angeordneten Rückenstützabschnitt der Rückenlehne 18. Zusammen stellen die Verkleidungselemente 22-36 unabhängige Stützmerkmale bereit, die zusammenwirken, um einen Sitzinsassen abzustützen und richtig zu positionieren.
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Es wird in Betracht gezogen, dass die hierin erörterten Verkleidungselemente aus einem einzelnen Material bestehen, das in einem additiven Fertigungsprozess verwendet wird, um die einzelnen Verkleidungselemente zu monolithischen Strukturen zu formen. Auf diese Weise beinhalten die Verkleidungselemente des vorliegenden Konzepts vollständig integrierte Merkmale, die aus einem gemeinsamen Material bestehen und monolithische Gesamtstrukturen definieren. Wie hierin verwendet bezieht sich der Ausdruck „integriert“ auf Komponententeile eines einheitlichen Ganzen, die zusammen gebildet werden, um die monolithische Struktur des Gesamtelements bereitzustellen. Wie hierin verwendet, wird der Ausdruck „monolithische Struktur“ dazu verwendet, eine Struktur zu beschreiben, die aus einem einzelnen oder gemeinsamen Material gebildet wird, das in einem Formungsprozess, wie etwa einer additiven Fertigungstechnik, bereitgestellt wird. Zu additiven Fertigungstechniken, die zur Verwendung mit dem vorliegenden Konzept in Betracht gezogen werden, können 3D-Druck, Lasersintern und andere bekannte additive Fertigungstechniken gehören. Ferner weisen die Verkleidungselemente des vorliegenden Konzepts nicht nur eine monolithische Struktur auf, sondern sind insbesondere dazu konfiguriert, unterschiedliche Dichteprofile innerhalb einer monolithischen Struktur bereitzustellen. Wie hierin verwendet, wird der Ausdruck „Dichteprofil“ verwendet, um eine relative Härte eines Komponententeils eines Verkleidungselements relativ zu einem anderen ähnlichen Komponententeil zu beschreiben. Somit beinhalten die Verkleidungselemente des vorliegenden Konzepts Dichteprofile für eine Vielzahl von spezifischen Komponententeilen, die zusammenwirken, um ein Gesamtdichteprofil für das Gesamtverkleidungselement bereitzustellen, wie nachstehend näher beschrieben. Ein Dichteprofil berücksichtigt einen Grad der Biegung eines Teils unter einer gegebenen Kraft und kann als Weichheit oder eher Härte des Teils ausgedrückt werden.
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Unter Bezugnahme auf 3 ist das Verkleidungselement 34 mit einer Außenhülle 40 gezeigt, die eine erste und eine zweite Seite 42, 44 beinhaltet. Die erste und zweite Seite 42, 44 sind voneinander beabstandet, um einen dazwischen angeordneten Innenabschnitt 46 zu definieren. Die erste und zweite Seite 42, 44 der Außenhülle 40 können eine Vorder- bzw. Hinterfläche der Außenhülle 40 definieren. Somit können die erste und zweite Seite 42, 44 ferner Vorder- und Hinterflächen des gesamten Verkleidungselements 34 definieren. Wie ferner in 3 gezeigt, beinhaltet die erste Seite 42 eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 48, die in den Innenabschnitt 46 der Außenhülle 40 münden.
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Unter Bezugnahme auf 4 ist eine Querschnittsansicht des Verkleidungselements 34 gezeigt, wobei die erste und zweite Seite 42, 44 der Außenhülle 40 in der vorstehend beschriebenen beabstandeten Konfiguration gezeigt sind, um den Innenabschnitt 46 dazwischen zu definieren. Die erste Seite 42 der Außenhülle 40 beinhaltet eine Innenfläche 50 und eine Außenfläche 52. Die zweite Seite 44 der Außenhülle 40 beinhaltet eine Innenfläche 54 und eine Außenfläche 56. Unter Bezugnahme auf 3 ist die Außenhülle 40 als eine durchgehende Außenhülle gezeigt, die den Innenabschnitt 46 umgibt. Somit wirken die Innenfläche 50 der ersten Seite 42 der Außenhülle 40 und die Innenfläche 54 der zweiten Seite 44 der Außenhülle 40 zusammen, um eine durchgehende Innenfläche zu definieren, die Parameter des Innenabschnitts 46 definiert.
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Wie ferner in 4 gezeigt, beinhaltet das Verkleidungselement 34 einen Kernabschnitt 60, der innerhalb des Innenabschnitts 46 angeordnet ist. Der Kernabschnitt 60 beinhaltet eine erste Gittermatrix 62 und eine zweite Gittermatrix 64, die innerhalb des Innenabschnitts 46 angeordnet sind. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Gittermatrix“ auf ein Strukturmuster von miteinander verbundenen Verbindungen, die Zellen oder Hohlräume dazwischen definieren, wobei das Gesamtmuster einer Streckmaterialkonfiguration ähnelt. Die erste Gittermatrix 62 beinhaltet eine erste Seite 66 und eine zweite Seite 68. Die erste Seite 66 der ersten Gittermatrix 62 ist mit der Innenfläche 50 der ersten Seite 42 der Außenhülle 40 wirkgekoppelt. Wie ferner in 4 gezeigt, beinhaltet die zweite Gittermatrix 64 eine erste Seite 70 und eine zweite Seite 72, wobei die erste Seite 70 der zweiten Gittermatrix 64 mit der zweiten Seite 68 der ersten Gittermatrix 62 wirkgekoppelt ist. Die zweite Seite 72 der zweiten Gittermatrix 64 ist mit der Innenfläche 54 der zweiten Seite 44 der Außenhülle 40 wirkgekoppelt. Somit sind die erste und zweite Seite 42, 44 der Außenhülle 40 und die erste und zweite Gittermatrix 62, 64 miteinander wirkgekoppelt, um ein integriertes Ganzes zu bilden. Demnach definiert das Verkleidungselement 34 eine monolithische Struktur 74, die durch eine additive Fertigungstechnik unter Verwendung eines gemeinsamen Materials gebildet werden kann, um das Verkleidungselement 34 einstückig zu bilden, wie nachstehend näher beschrieben.
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Wie ferner in 4 gezeigt, beinhaltet die erste Gittermatrix 62 ein erstes Muster 76 von miteinander verbundenen Verbindungen 78, wobei die miteinander verbundenen Verbindungen 78 zusammenwirken, um einen ersten Satz von Zellen 80 zu definieren. In der in 4 gezeigten Ausführungsform ist das erste Muster 76 von miteinander verbundenen Verbindungen 78 in einer allgemeinen kreuzenden Gitterkonfiguration gezeigt, um im Wesentlichen rautenförmige Zellen 80 bereitzustellen. Andere Muster für die erste Gittermatrix 62 werden ebenfalls zur Verwendung mit dem vorliegenden Konzept in Betracht gezogen, was zu Zellen mit einer anderen Form als die in 4 gezeigten Zellen 80 führen kann. Die Zellen 80 definieren im Allgemeinen Hohlräume innerhalb der ersten Gittermatrix 62 an dem ersten Muster 76 von miteinander verbundenen Verbindungen 78. Es wird in Betracht gezogen, dass sich die Zellen 80 durch die erste Gittermatrix 62 erstrecken und im Allgemeinen dazu konfiguriert sind, an angrenzenden Verbindungen mit der Außenhülle 40 zu enden. Wie ferner in 4 gezeigt, beinhaltet die erste Gittermatrix 62 ein zweites Muster 82 von miteinander verbundenen Verbindungen 84, wobei die miteinander verbundenen Verbindungen 84 zusammenwirken, um einen zweiten Satz von Zellen 86 zu definieren. Ähnlich wie das erste Muster 76 werden auch andere Muster für das zweite Muster 82 der ersten Gittermatrix 62 zur Verwendung mit dem vorliegenden Konzept in Betracht gezogen. Die Zellen 86 sind kleiner als die Zellen 80, sodass das zweite Muster 82 von miteinander verbundenen Verbindungen 84 im Vergleich zu dem ersten Muster 76 von miteinander verbundenen Verbindungen 78 ein festeres Maschenmuster definiert. Auf diese Weise wird in Betracht gezogen, dass das erste Muster 76 von miteinander verbundenen Verbindungen 78 ein Dichteprofil aufweist, das geringer als ein Dichteprofil des zweiten Musters 82 von miteinander verbundenen Verbindungen 84 ist. Zusammen wirken das Dichteprofil des ersten Musters 76 der miteinander verbundenen Verbindungen 78 und das Dichteprofil des zweiten Musters 82 der miteinander verbundenen Verbindungen 84 zusammen, um ein Gesamtdichteprofil für die erste Gittermatrix 62 zu definieren. Somit ist, wie in 4 gezeigt, der erste Satz von Zellen 80 größer als der zweite Satz von Zellen 86, sodass die einzelnen Zellen des ersten Satzes von Zellen 80 eine Größe aufweisen, die größer als eine Größe der einzelnen Zellen des zweiten Satzes von Zellen 86 ist.
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Die miteinander verbundenen Verbindungen 78 und 84 des ersten und zweiten Musters 76, 82 können aus einem gemeinsamen Material bestehen, das flexibel elastisch ist. Auf diese Weise können sich die miteinander verbundenen Verbindungen 78 und 84 des ersten und des zweiten Musters 76, 82 unter einer aufgebrachten Kraft verformen oder in benachbarte Zellen des ersten und zweiten Satzes von Zellen 80, 86 biegen. Demnach können größere Zellen mehr Raum für eine Biegung der Verbindungen bereitstellen, um die Härte eines Musters von miteinander verbundenen Verbindungen zu reduzieren. Somit beinhaltet die erste Gittermatrix 62 ein Gesamtdichteprofil, das durch die Dichteprofile des ersten und zweiten Musters 76, 82 von miteinander verbundenen Verbindungen 78, 84 definiert ist. Die Steifigkeit und Dicke der miteinander verbundenen Verbindungen 78, 84 können ebenfalls variieren, um die Dichteprofile einer gegebenen Matrix zu ändern, wie nachstehend näher beschrieben.
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Wie ferner in 4 gezeigt, beinhaltet die zweite Gittermatrix 64 ein zweites Muster 88 von miteinander verbundenen Verbindungen 90, wobei die miteinander verbundenen Verbindungen 90 zusammenwirken, um einen ersten Satz von Zellen 92 zu definieren. In der in 4 gezeigten Ausführungsform ist das erste Muster 88 von miteinander verbundenen Verbindungen 90 in einer allgemeinen kreuzenden Gitterkonfiguration gezeigt, um im Wesentlichen rautenförmige Zellen 92 bereitzustellen. Andere Muster werden auch für die zweite Gittermatrix 64 zur Verwendung mit dem vorliegenden Konzept in Betracht gezogen. Die Zellen 92 definieren im Allgemeinen Hohlräume innerhalb der zweiten Gittermatrix 64 an dem ersten Muster 88 von miteinander verbundenen Verbindungen 90. Es wird in Betracht gezogen, dass sich die Zellen 92 durch die zweite Gittermatrix 64 erstrecken und im Allgemeinen dazu konfiguriert sind, an angrenzenden Verbindungen mit der Außenhülle 40 zu enden.
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Wie ferner in 4 gezeigt, beinhaltet die zweite Gittermatrix 64 ebenfalls ein zweites Muster 94 von miteinander verbundenen Verbindungen 96, wobei das zweite Muster 94 von miteinander verbundenen Verbindungen 96 zusammenwirkt, um einen zweiten Satz von Zellen 98 zu definieren. Ganz ähnlich wie beim ersten Muster 88 werden auch andere Muster für das zweite Muster 94 der zweiten Gittermatrix 64 zur Verwendung mit dem vorliegenden Konzept in Betracht gezogen. Die Zellen 98 sind kleiner als die Zellen 92, sodass das zweite Muster 94 von miteinander verbundenen Verbindungen 96 im Vergleich zu dem ersten Muster 88 von miteinander verbundenen Verbindungen 90 innerhalb der zweiten Gittermatrix 64 ein festeres Maschenmuster definiert. Auf diese Weise wird in Betracht gezogen, dass das erste Muster 88 von miteinander verbundenen Verbindungen 90 der zweiten Gittermatrix 64 ein Dichteprofil aufweist, das geringer als ein Dichteprofil des zweiten Musters 94 von miteinander verbundenen Verbindungen 96 ist. Zusammen wirken das Dichteprofil des ersten Musters 88 der miteinander verbundenen Verbindungen 90 und das Dichteprofil des zweiten Musters 94 der miteinander verbundenen Verbindungen 96 der zweiten Gittermatrix 64 zusammen, um ein Gesamtdichteprofil für die zweite Gittermatrix 64 zu definieren, das größer als das Gesamtdichteprofil der ersten Gittermatrix 62 ist.
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Unter besonderer Bezugnahme auf die zweite Gittermatrix 64, die in 4, können die miteinander verbundenen Verbindungen 90, 96 des ersten und zweiten Musters 88, 94 aus einem gemeinsamen Material bestehen, das flexibel elastisch ist. Auf diese Weise können sich die miteinander verbundenen Verbindungen 90, 96 des ersten und des zweiten Musters 88, 94 der zweiten Gittermatrix 64 unter einer aufgebrachten Kraft verformen oder in benachbarte Zellen des ersten und zweiten Satzes von Zellen 92, 98 biegen. Demnach können größere Zellen mehr Raum für eine Biegung der Verbindungen bereitstellen, um die Härte eines Musters von miteinander verbundenen Verbindungen zu reduzieren. Somit beinhaltet die zweite Gittermatrix 64 eine Gesamtdichteprofil, das durch die Dichteprofile des ersten und zweiten Musters 88, 94 von miteinander verbundenen Verbindungen 90, 96 definiert ist. Wie ferner in 4 gezeigt, sind die Verbindungen 90, 96 der zweiten Gittermatrix 64 größer oder dicker als die Verbindungen 78, 84 der ersten Gittermatrix 62. Somit beinhalten die miteinander verbundenen Verbindungen 78, 84 der ersten Gittermatrix 62 eine Dicke, die geringer als eine Dicke der miteinander verbundenen Verbindungen 90, 96 der zweiten Gittermatrix 64 ist. Da die erste und zweite Gittermatrix 62, 64 aus einem gemeinsamen Material bestehen, ist das Gesamtdichteprofil der zweiten Gittermatrix 64 größer als das Gesamtdichteprofil der ersten Gittermatrix 62 und umgekehrt. Dieses größere Dichteprofil der zweiten Gittermatrix 64 ist größtenteils auf die erhöhte Dicke der Verbindungen 90, 96 im Vergleich zu den Verbindungen 78, 84 zurückzuführen, die ein steiferes, dichteres Profil bereitstellen. Das größere Dichteprofil der zweiten Gittermatrix 64 im Vergleich zu der ersten Gittermatrix 62 ist ferner auf die verringerte Größe der Zellen 92, 98 im Vergleich zu den Zellen 80, 86 der ersten Gittermatrix 62 zurückzuführen.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 4 sind das erste und zweite Muster 76, 82 der ersten Gittermatrix 62 in der ersten Gittermatrix 62 als abwechselnde Spalten über die Gesamtheit der ersten Gittermatrix 62 hinweg konfiguriert. Es wird in Betracht gezogen, dass andere Konfigurationen für das erste und zweite Muster 76, 82 in der ersten Gittermatrix 62 bereitgestellt werden können, um das Gesamtdichteprofil der ersten Gittermatrix 62 zu ändern. Gleichermaßen sind das erste und zweite Muster 88, 94 der zweiten Gittermatrix 64 in einer abwechselnden Konfiguration über die gesamte zweite Gittermatrix 64 hinweg gezeigt. Erneut können andere Konfigurationen des ersten und zweiten Musters 88, 94 in der zweiten Gittermatrix 64 bereitgestellt sein, um ein Gesamtdichteprofil über die zweite Gittermatrix 64 hinweg zu variieren.
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Unter Bezugnahme auf 5 ist ein Verkleidungselement 100 in Form einer Kopfstützenbaugruppe gezeigt, bei der in Betracht gezogen wird, dass sie aus einem gemeinsamen Material besteht, das verwendet wird, um die einzelnen Komponenten des Verkleidungselements 100 unter Verwendung einer additiven Fertigungstechnik zu erzeugen. Wie insbesondere in 5 gezeigt, beinhaltet das Verkleidungselement 100 eine Außenhülle 102 mit einer ersten und einer zweiten Seite 104, 106, die voneinander beabstandet sind, um einen Innenabschnitt 108 dazwischen zu definieren. Wie in 5 gezeigt, beinhaltet die erste Seite 104 der Außenhülle 102 eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 110, sodass das Verkleidungselement 100 eine Vorderfläche 112 beinhaltet, durch die hindurch die Durchgangsöffnungen 110 angeordnet sind. Die Außenhülle 102 beinhaltet ferner eine Innenfläche 114, die innerhalb einer Gesamtheit der Außenhülle 102 angeordnet ist, um die Konturen des Innenabschnitts 108 zu definieren. Es wird in Betracht gezogen, dass die Außenhülle 102 entlang einzelner Abschnitte unterschiedliche Dicken aufweisen kann, um unterschiedliche Attribute in Bezug auf Komfort und Haptik des gesamten Verkleidungselements 100 an bestimmten Stellen bereitzustellen.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 5 beinhaltet das Verkleidungselement 100 einen Kernabschnitt 116, der innerhalb des Innenabschnitts 108 der Außenhülle 102 angeordnet ist. Der Kernabschnitt 116 beinhaltet einen ersten und einen zweiten Abschnitt 118, 120, die relativ zueinander unterschiedliche Dichten beinhalten. Es wird in Betracht gezogen, dass die Außenhülle 102 und der erste und zweite Abschnitt 118, 120 des Kernabschnitts 116 aus einem gemeinsamen Material bestehen, das in einem additiven Fertigungsprozess gebildet wird, um eine monolithische Gesamtstruktur zu definieren. Wie ferner in 5 gezeigt, beinhaltet das Verkleidungselement 100 ein oberes und ein unteres Befestigungsmerkmal 122, 124, die sich von der zweiten Seite 106 des Verkleidungselements 100 nach hinten erstrecken. Im zusammengebauten Zustand können das obere und untere Befestigungsmerkmal 122, 124 Montagestellen zum Montieren des Verkleidungselements 100 an einer benachbarten Struktur bereitstellen. Somit sind das obere und untere Befestigungsmerkmal 122, 124 Strukturelemente, die als starre Merkmale mit Befestigungsstellen betrachtet werden, wie etwa jeweilige Montageöffnungen 123, 125. Das obere und untere Befestigungsmerkmal 122, 124 sind an einer Außenfläche 126, die auf der zweiten Seite 106 der Außenhülle 102 angeordnet ist, einstückig mit der Außenhülle 102 ausgebildet. Wie vorstehend angemerkt, wird in Betracht gezogen, dass das Verkleidungselement 100 aus einem gemeinsamen Material besteht, das in einem additiven Fertigungsprozess gebildet wird, sodass die Außenhülle 102, der Kernabschnitt 116 und das obere und untere Befestigungsmerkmal 122, 124 sämtlich als einstückig ausgebildet in Betracht gezogen werden, um eine monolithische Gesamtstruktur des Verkleidungselements 100 zu definieren.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 5 beinhaltet der erste und zweite Abschnitt 118, 120 des Kernabschnitts 116 eine erste und zweite Gittermatrix 128, 130, die zusammen mit der Außenhülle 102 und dem oberen und unteren Befestigungsmerkmal 122, 124 einstückig miteinander ausgebildet sind. Es wird in Betracht gezogen, dass die erste und zweite Gittermatrix 128, 130 auf ähnliche Weise, wie in Bezug auf die Gittermatrizen 62, 64 des Verkleidungselements 34 beschrieben, relativ zueinander unterschiedliche Dichteprofile aufweisen.
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Unter Bezugnahme auf 6 ist eine Querschnittsansicht des Verkleidungselements 100 gezeigt, wobei die erste und zweite Seite 104, 106 der Außenhülle 102 voneinander beabstandet gezeigt sind, um den Innenabschnitt 108 zu definieren, in dem der Kernabschnitt 116 angeordnet ist. Wie vorstehend angemerkt, besteht der Kernabschnitt 116 aus der ersten und zweiten Gittermatrix 128, 130, die innerhalb des ersten bzw. zweiten Abschnitts 118, 120 des Kernabschnitts 116 definiert sind, sodass die erste Gittermatrix 128 als weicher Abdeckungsabschnitt des Kernabschnitts 116 relativ zu der zweiten Gittermatrix 130 betrachtet werden kann. Die zweite Gittermatrix 130 kann als steifere Stützschicht des Kernabschnitts 116 betrachtet werden, die durch die weichere Komfortschicht der ersten Gittermatrix 128 an einer Außenfläche 131 der zweiten Gittermatrix 130 abgedeckt ist. In der in 6 gezeigten Ausführungsform beinhaltet die erste Seite 104 der Außenhülle 102 eine Dicke, die geringer als eine Dicke der zweiten Seite 106 der Außenhülle 102 ist. Da die erste und die zweite Seite 104, 106 der Außenhülle 102 aus einem gemeinsamen Material bestehen und relativ zueinander unterschiedliche Dicken aufweisen, wird in Betracht gezogen, dass die dünnere erste Seite 104 der Außenhülle 102 eine weichere, flexiblere Seite der Außenhülle 102 im Vergleich zu der dickeren zweiten Seite 106 ist. Es wird in Betracht gezogen, dass die zweite Seite 106 eine steifere Seite der Außenhülle 102 ist, um die Befestigungsmerkmale 122, 124 zum sicheren Montieren des Verkleidungselements 100 an einer benachbarten Komponente abzustützen. In 6 sind duale obere Befestigungsmerkmale 122A, 122B auf der zweiten Seite 106 der Außenhülle 102 als voneinander beabstandet gezeigt, um parallele Befestigungsstellen für das Verkleidungselement 100 bereitzustellen.
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Wie ferner in 6 gezeigt, beinhaltet die erste Gittermatrix 128 eine Vielzahl von miteinander verbundenen Verbindungen 132, um ein erstes Muster 134 der miteinander verbundenen Verbindungen 132 zu definieren. Die miteinander verbundenen Verbindungen 132 wirken innerhalb des ersten Musters 134 zusammen, um einen ersten Satz von Zellen 136 zu definieren. In der in 6 gezeigten Ausführungsform ist das erste Muster 134 von miteinander verbundenen Verbindungen 132 in einer allgemeinen kreuzenden Gitterkonfiguration gezeigt, um im Wesentlichen rautenförmige Zellen 136 bereitzustellen. Andere Muster für die erste Gittermatrix 128 werden ebenfalls zur Verwendung mit dem vorliegenden Konzept in Betracht gezogen, was zu Zellen mit einer anderen Form als die in 6 gezeigten Zellen 136 führen kann. Der erste Satz von Zellen 136 definiert im Allgemeinen Hohlräume innerhalb der ersten Gittermatrix 128 an dem ersten Muster 134 von miteinander verbundenen Verbindungen 132. Es wird in Betracht gezogen, dass sich die Zellen 136 durch die erste Gittermatrix 128 erstrecken und im Allgemeinen dazu konfiguriert sind, an angrenzenden Verbindungen mit der Außenhülle 102 zu enden.
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Wie ferner in 6 gezeigt, beinhaltet die zweite Gittermatrix 130 ein zweites Muster 138 einer Vielzahl von miteinander verbundenen Verbindungen 140. Die miteinander verbundenen Verbindungen 140 wirken zusammen, um einen zweiten Satz von Zellen 142 zu definieren. In der in 6 gezeigten Ausführungsform ist das zweite Muster 138 von miteinander verbundenen Verbindungen 140 in einer allgemeinen kreuzenden Gitterkonfiguration gezeigt, um im Wesentlichen rautenförmige Zellen 142 bereitzustellen. Andere Muster werden auch für die zweite Gittermatrix 130 zur Verwendung mit dem vorliegenden Konzept in Betracht gezogen. Die Zellen 142 definieren im Allgemeinen Hohlräume innerhalb der zweiten Gittermatrix 130 an dem zweiten Muster 138 von miteinander verbundenen Verbindungen 140. Es wird in Betracht gezogen, dass sich die Zellen 142 durch die zweite Gittermatrix 130 erstrecken und im Allgemeinen dazu konfiguriert sind, an angrenzenden Verbindungen mit der Außenhülle 102 zu enden. Die einzelnen Zellen des zweiten Satzes von Zellen 142 der zweiten Gittermatrix 130 beinhalten eine Größe, die kleiner als eine Größe der einzelnen Zellen des ersten Satzes von Zellen 136 der ersten Gittermatrix 128 ist, und umgekehrt. Somit definiert das zweite Muster 138 von miteinander verbundenen Verbindungen 140 der zweiten Gittermatrix 130 im Vergleich zu dem ersten Muster 134 von miteinander verbundenen Verbindungen 132 der ersten Gittermatrix 128 ein festeres Maschenmuster. Auf diese Weise wird in Betracht gezogen, dass das zweite Muster 138 von miteinander verbundenen Verbindungen 140 der zweiten Gittermatrix 130, das den zweiten Abschnitt 120 des Kernabschnitts 116 bildet, ein Dichteprofil aufweist, das größer ist als ein Dichteprofil des ersten Musters 134 von miteinander verbundene Verbindungen 132 der ersten Gittermatrix 128, die den ersten Abschnitt 118 des Kernabschnitts 116 bildet. Wie ferner in 6 gezeigt, ist der erste Satz von Zellen 136 größer als der zweite Satz von Zellen 142, sodass die einzelnen Zellen des ersten Satzes von Zellen 136 eine Größe aufweisen, die größer als eine Größe der einzelnen Zellen des zweiten Satzes von Zellen 142 ist.
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Wie ferner in 6 gezeigt, variieren die Verbindungen 132, 140 der ersten bzw. zweiten Gittermatrix 128, 130 in der Dicke. Konkret beinhalten die Verbindungen 132 der ersten Gittermatrix 128 eine Dicke, die geringer als eine Dicke der Verbindungen 140 der zweiten Gittermatrix 130 ist. Anders ausgedrückt sind die Verbindungen 140 der zweiten Gittermatrix 130 größer oder dicker als die Verbindungen 132 der ersten Gittermatrix 128. Da die erste und zweite Gittermatrix 128, 130 aus einem gemeinsamen Material bestehen, ist das Gesamtdichteprofil der zweiten Gittermatrix 130 größer als das Gesamtdichteprofil der ersten Gittermatrix 128 und umgekehrt. Dieses größere Dichteprofil der zweiten Gittermatrix 130 ist größtenteils auf die erhöhte Dicke der Verbindungen 140 im Vergleich zu den Verbindungen 132 der ersten Gittermatrix 128 zurückzuführen, die ein steiferes, dichteres Profil bereitstellen. Das größere Dichteprofil der zweiten Gittermatrix 130 im Vergleich zu der ersten Gittermatrix 128 ist ferner auf die verringerte Größe der Zellen 142 der zweiten Gittermatrix 130 im Vergleich zu den größeren Zellen 136 der ersten Gittermatrix 128 zurückzuführen. Da der erste und der zweite Abschnitt 118, 120 des Kernabschnitts 116 jeweilige Gittermatrizen 128, 130 mit variierten Mustern von miteinander verbundenen Verbindungen (132, 140) und zugehörigen Zellen (136, 142) unterschiedlicher Größe beinhalten, weisen der erste und der zweite Abschnitt 118, 120 des Kernabschnitts 116 relativ zueinander variierte Kraftbiegungsparameter auf.
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Unter Bezugnahme auf 7 ist ein Verfahren 150 gezeigt, das relevante Schritte veranschaulicht, die an der Herstellung eines Verkleidungselements des vorliegenden Konzepts beteiligt sind. In einem ersten Schritt 152 werden festgelegte Kriterien eines relevanten Komponententeils erhalten. Die festgelegten Kriterien können aus einer Datenbank abgerufen werden, in der die festgelegten Kriterien mehrerer Komponententeile untergebracht sind. Wie in Bezug auf das Verfahren 150 des vorliegenden Konzepts verwendet, bezieht sich der Ausdruck „relevantes Komponententeil“ oder „Zielkomponententeil“ auf ein bekanntes Teil, das unter Verwendung einer Vielzahl von Materialien (wie etwa Kunststoff, Schaumstoff, Metall, Leder, Vinyl usw.) hergestellt wird, die zu einer Vielzahl von einzelnen Strukturen (wie etwa Polsterung, Hüllen, Stützpfosten und Befestigungshalterungen usw.) konfiguriert sind, die zusammengebaut werden, um ein zusammenhängendes, aber kein monolithisches Ganzes zu erzeugen, wie in 8 und 9 gezeigt. Auf diese Weise ist ein Verkleidungselement, das unter Verwendung des Verfahrens 150 des vorliegenden Konzepts hergestellt wird, dazu konfiguriert, eine ähnliche Funktionalität wie das Zielkomponententeil aufzuweisen, das es nachahmen soll. Wie vorstehend angemerkt, wird das vorliegende Konzept in Betracht gezogen, um ein Verkleidungselement bereitzustellen, das als monolithisches Ganzes unter Verwendung eines einzelnen Materials zum Herstellen des Verkleidungselements durch Integrieren einer additiven Fertigungstechnik erzeugt wird. Zum Beispiel können die festgelegten Kriterien eine Kopfstützenbaugruppe beinhalten, die eine ähnliche Konfiguration wie das Verkleidungselement 100 aufweist, das in 5 und 6 gezeigt ist. Ein derartiges relevantes Komponententeil ist fachbekannt und beinhaltet mehrere Materialien und Strukturen, die zusammengebaut sind, um das gesamte Komponententeil bereitzustellen. Derartige Strukturen können im Allgemeinen eine Außenhülle beinhalten, die sich typischerweise weich und flexibel elastisch anfühlt, wenn sie über einem Kernabschnitt angeordnet ist, in dem ein oder mehrere Schaumstoff- und Strukturkomponenten angeordnet sind. Die Außenhülle einer üblichen Kopfstütze beinhaltet im Allgemeinen ein Leder-, Wildleder- oder Vinylmaterial, das über ein Polstermaterial gespannt ist. Somit können die festgelegten Kriterien des relevanten Komponententeils Parameter für eine Außenhülle und einen Kernabschnitt eines herzustellenden Verkleidungselements beinhalten. Diese Parameter können Leistungskriterien, wie etwa Kraftbiegung und zugehörige Dichteprofile, beinhalten. Es wird in Betracht gezogen, dass die festgelegten Kriterien des relevanten Komponententeils in der Datenbank katalogisiert sein können sowie digital und entfernt zugreifbar sein können, um die festgelegten Kriterien mehrerer relevanter Komponententeile abzurufen, die in der Datenbank zur Verwendung mit dem vorliegenden Konzept gespeichert sind. Somit identifiziert und wählt ein Benutzer des Verfahrens 150 ein bekanntes Komponententeil aus der Datenbank aus, und die festgelegten Kriterien dieses Komponententeils können dann im ersten Schritt 152 des Verfahrens 150 aus der Datenbank erhalten werden.
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Unter Bezugnahme auf 8 ist ein Zielkomponententeil 170 in Form einer Kopfstützenbaugruppe gezeigt. Das Zielkomponententeil 170 beinhaltet eine Außenhülle 172, die über einer gepolsterten Struktur 174 angeordnet ist. Die Außenhülle 172 und die gepolsterte Struktur 174 wirken zusammen, um ein Kopfstützenpolster 175 zu definieren. Die Außenhülle 172 kann Leder-, Vinyl- und Polymermaterialien beinhalten, die leicht geformt werden können, um die gepolsterte Struktur 174 abzudecken. Das Zielkomponententeil 170 beinhaltet ferner eine Verschlussplatte 176, die aus einem Polymermaterial, wie etwa einem thermoplastischen Material, bestehen kann. Ein Stützelement 178 beinhaltet einen ersten und einen zweiten Stützpfosten 180, 182, die in Betracht gezogen werden, um das Kopfstützenpolster 175 auf einer Sitzbaugruppe zu abzustützen. Das Stützelement 178 kann aus einem starren Material, wie etwa einem Metallmaterial, bestehen. Somit beinhaltet das Zielkomponententeil 170 eine Vielfalt von Materialien, die zusammenwirken, um festgelegte Leistungskriterien des Zielkomponententeils 170 bereitzustellen. Demnach beinhalten die festgelegten Leistungskriterien des Zielkomponententeils 170 eine Vielzahl von Materialien, die zu einer Vielzahl von einzelnen Strukturen konfiguriert sind, wobei die Strukturen Elemente, wie etwa die Außenhülle 172, die gepolsterte Struktur 174, die Verschlussplatte 176 und das Stützelement 178, beinhalten können.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 7 beinhaltet ein zweiter Schritt 154 des vorliegenden Verfahrens 150 das Erstellen eines Bauraums unter Verwendung der festgelegten Kriterien, die in dem ersten Schritt 152 erhalten wurden. Wie in Bezug auf das Verfahren 150 des vorliegenden Konzepts verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Bauraum“ auf eine physische Grenze, die von dem Zielkomponententeil 170 beim Zusammenbau eingenommen wird. Auf diese Weise stellt der Bauraum eine Abgrenzung bereit, die durch das Zielkomponententeil 170 definiert ist. Demnach stellt der zweite Schritt 154 des Verfahrens 150 einen Bauraum bereit, in den ein geformtes Verkleidungselement des vorliegenden Konzepts aufzunehmen ist. Das resultierende Verkleidungselement kann mehrere Gitterschichten beinhalten, die mehrere Strukturen nachahmen können, die innerhalb eines Kernabschnitts des Zielkomponententeils angeordnet sind, das im ersten Schritt 152 des Verfahrens 150 ausgewählt wurde. Insbesondere beinhaltet unter Bezugnahme auf 8 das Zielkomponententeil 170 eine Außenhülle 172, die einen Innenabschnitt 184 des Zielkomponententeils 170 definiert. Die gepolsterte Struktur 174 ist innerhalb des Innenabschnitts 184 des Zielkomponententeils 170 angeordnet gezeigt, wie am besten in 9 gezeigt ist. Derartige Schaumstrukturen können durch Bilden abgestimmter Gittermatrizen, wie etwa der ersten und zweiten Gittermatrix 128, 130 des Verkleidungselements 100, die vorstehend unter Bezugnahme auf 5 und 6 gezeigt wurden, simuliert werden.
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Wie ferner in 7 gezeigt, beinhaltet das Verfahren 150 einen dritten Schritt 156, in dem das Material für das gewünschte Verkleidungselement ausgewählt wird. Das Material für das Verkleidungselement kann eine beliebige Anzahl von Materialien beinhalten, die zur Verwendung in einem additiven Fertigungsprozess geeignet sind, wie etwa thermoplastisches Polyurethan. Wie vorstehend angemerkt, wird in Betracht gezogen, dass das Ausgangsmaterial für das gewünschte Verkleidungselement, das unter Verwendung des Verfahrens 150 des vorliegenden Konzepts hergestellt wird, ein einzelnes Material ist, das darauf abgestimmt ist, eine simulierte Textur, Haptik und Gesamterfahrung eines Zielkomponententeils in einem gewünschten Verkleidungselement bereitzustellen, das aus einem monolithischen Ganzen besteht, das so verpackt ist, dass es in den Bauraum des Zielkomponententeils passt.
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Wie ferner in 7 gezeigt, beinhaltet das Verfahren 150 des vorliegenden Konzepts einen vierten Schritt 158, in dem einzelne Gitterschichten abgestimmt werden, um die festgelegten Kriterien des Zielkomponententeils zu erfüllen, die in dem ersten Schritt 152 bereitgestellt werden. Auf diese Weise können Polster- und Stützmaterialien eines Zielkomponententeils unter Verwendung von Gittermatrizen repliziert werden, wie etwa der ersten und zweiten Gittermatrix 128, 130 des Verkleidungselements 100, die vorstehend unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben und innerhalb des Bauraums aus Schritt 154 bezeichnet sind. Ein Ziel des vorliegenden Konzepts besteht darin, ein Gesamtgefühl, Dichteprofil und Erlebnis in dem geformten Verkleidungselement bereitzustellen, das einem Benutzer relativ zu dem Zielkomponententeil vertraut ist. Zum Beispiel können die Gittermatrizen erste und zweite Gittermatrizen beinhalten, wie etwa die vorstehend unter Bezugnahme auf das Verkleidungselement 100 aus 5 und 6 offenbarten. In diesem Beispiel können Gittermatrizen 128, 130 bereitgestellt werden, um die gepolsterte Struktur 174 für eine Kopfstützenbaugruppe des Zielkomponententeils 170 zu simulieren. Ein erster Abschnitt 174A der gepolsterten Struktur 174 ist dazu konfiguriert, benachbart zu einem Kopf eines Sitzinsassen angeordnet zu sein. Daher wird in Betracht gezogen, dass dieser erste Abschnitt 174A weicher und elastischer als ein stützenderer zweiter Abschnitt 174B der gepolsterten Struktur 174 ist. Der erste Abschnitt 174A kann aus einem flexibel elastischen Material, wie etwa Schaum, bestehen. Der zweite Abschnitt 174B kann ebenfalls aus einem flexibel elastischen Schaumstoffmaterial bestehen, das im Vergleich zum ersten Abschnitt 174A strukturell steifer ist. Somit werden beim vierten Schritt 158 des Verfahrens 150 die einzelnen Gittermatrizen konkret abgestimmt, um die festgelegten Kriterien des Zielkomponententeils für eine effektive Simulation desselben zu erfüllen.
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Ferner wird in Betracht gezogen, dass mehrere Gittermatrizen (über eine Dualmatrixkonfiguration hinaus) am vierten Schritt 158 des Verfahrens 150 beteiligt sein können, um die Gesamtkonfiguration bereitzustellen, die zum Simulieren eines komplexen Zielkomponententeils, das aus verschiedenen Materialien besteht, notwendig ist. Zum Beispiel beinhaltet das in 9 gezeigte Zielkomponententeil 170 ein Strukturmerkmal 186, das mit dem Stützelement 178 wirkgekoppelt ist. Das Strukturmerkmal 186 kann ein starres Merkmal sein, das unter Verwendung einer starren Struktur nachgeahmt wird, die aus dem Ausgangsmaterial bereitgestellt wird, das keine flexibel elastische Gittermatrix beinhaltet. Während ein derartiges Strukturmerkmal in dem geformten Verkleidungselement als eine separate Komponente bereitgestellt sein kann, ist es angesichts seiner Herstellung in einem additiven Fertigungsprozess immer noch vollständig in die anderen Komponenten des geformten Verkleidungselements integriert. Das Verfahren 150 beinhaltet ferner das Erzeugen eines Designs für das gewünschte Verkleidungselement mit einer oder mehreren Gittermatrizen. Wenn die Abstimmungskriterien im vierten Schritt 158 des Verfahrens 150 bereitgestellt wurden, wird ein gewünschtes Verkleidungselement im letzten Schritt 160 des Verfahrens 150 gebildet. Die gepolsterte Struktur 174 beinhaltet ein Gesamtdichteprofil, das durch die eine oder mehreren Gittermatrizen repliziert werden muss, die in einen Kernabschnitt konfiguriert sind, der unter Verwendung des Verfahrens 150 des vorliegenden Konzepts gestaltet ist. Demnach werden die Gittermatrizen im vierten Schritt 158 des Verfahrens 150 so abgestimmt, dass sie ein Gesamtdichteprofil aufweisen, das mit dem Gesamtdichteprofil der gepolsterten Struktur 174 korreliert. Derartige Parameter wie die Kraftbiegung des Zielkomponententeils 170 werden unter Verwendung der einen oder mehreren Gittermatrizen der gewünschten Gestaltung des Verkleidungselements nachgeahmt.
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Im letzten Schritt 160 des Verfahrens 150 wird das gewünschte Verkleidungselement unter Verwendung des im dritten Schritt 156 des Verfahrens 150 ausgewählten Materials gebildet. Wie vorstehend angemerkt, wird eine additive Fertigungstechnik verwendet, um das gewünschte Verkleidungselement in einer lückenlosen, linearen Weise zu bauen, sodass ein vollständiges Verkleidungselement in einem einzigen Herstellungsschritt unter Verwendung des Verfahrens des vorliegenden Konzepts bereitgestellt wird. Ferner wird in Betracht gezogen, dass in dem Bildungsschritt 160 des Verfahrens 150 die einzelnen Teile des geformten Verkleidungselements miteinander verbunden werden, um ein monolithisches Ganzes auf eine Weise bereitzustellen, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die einzelnen Teile der Verkleidungselemente 34 und 100 dargestellt. Zum Beispiel würde beim Bilden des Verkleidungselements 100, das in 5 und 6 gezeigt ist, die Außenhülle 102 mit dem ersten und zweiten Abschnitt 118, 120 des Kernabschnitts 116 verbunden werden. Die Außenhülle 102 wäre auch mit dem oberen und unteren Befestigungsmerkmal 122, 124 verbunden, die in 5 gezeigt sind. Auf diese Weise stellt das Verfahren 150 des vorliegenden Konzepts ein monolithisches Teil bereit, das unter Verwendung einer additiven Fertigungstechnik hergestellt wird, die ein einzelnes Material beinhaltet, das ein Zielkomponententeil simuliert, welches durch einen Benutzer im ersten Schritt 152 des Verfahrens 150 ausgewählt wurde.
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Das Verfahren 150 der vorliegenden Offenbarung kann auch die folgenden Schritte beinhalten, die das Herstellen eines Verkleidungselements beinhalten, das im Wesentlichen den vorstehend unter Bezugnahme auf 5 und 6 offenbarte ähnelnde Merkmale aufweist. Eine Außenhülle ähnlich der in 5 und 6 gezeigten Außenhülle 102 kann unter Verwendung einer additiven Fertigungstechnik gedruckt werden, um einen darin definierten Innenabschnitt zu beinhalten. Ein Kernabschnitt, wie etwa der in 5 und 6 gezeigte Kernabschnitt 116, kann innerhalb des Innenabschnitts der Außenhülle gedruckt werden. Der Kernabschnitt kann eine erste Gittermatrix mit einem ersten Muster von miteinander verbundenen Verbindungen beinhalten, die einen ersten Satz von Zellen definieren, der der ersten Gittermatrix 128 ähnlich ist, die in 5 und 6 veranschaulicht ist. Eine zweite Gittermatrix kann gedruckt werden, die ein zweites Muster von miteinander verbundenen Verbindungen aufweist, die einen zweiten Satz von Zellen definieren, wie ähnlich in 5 und 6 als zweite Gittermatrix 130 veranschaulicht. Die zweite Gittermatrix kann ein Gesamtdichteprofil aufweisen, das größer als ein Gesamtdichteprofil der ersten Gittermatrix ist. Die Außenhülle kann gleichzeitig mit der ersten Gittermatrix gedruckt werden, sodass die Außenhülle eine Innenfläche beinhaltet, die mit einer ersten Seite der ersten Gittermatrix in einem durchgehenden additiven Fertigungsverfahren verbunden ist. Zusätzlich können die erste und die zweite Gittermatrix gleichzeitig gedruckt werden, sodass eine zweite Seite der ersten Gittermatrix mit einer ersten Seite der zweiten Gittermatrix verbunden sein kann, wie in 5 und 6 veranschaulicht. Die Außenhülle kann gleichzeitig mit der zweiten Gittermatrix gedruckt werden, sodass die Innenfläche der Außenhülle mit einer zweiten Seite der zweiten Gittermatrix verbunden ist. Mindestens ein Befestigungsmerkmal kann so gedruckt werden, dass es sich von einer Außenfläche der Außenhülle nach außen erstreckt, ähnlich wie die Befestigungsmerkmale 122, 124, 122A, 122B, die in 5 und 6 gezeigt sind, um dem Verkleidungselement ein verbundenes Montagemerkmal bereitzustellen.
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Das Verfahren 150 kann auch die folgenden Schritte beinhalten, die Merkmale beinhalten, die im Wesentlichen jenen ähnlich sind, die vorstehend unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschreiben wurden. Festgelegte Kriterien für ein Zielkomponententeil, das aus einer Vielzahl von Materialien besteht, können erhalten werden. Ein derartiges Zielkomponententeil kann Strukturen und Materialien beinhalten, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Zielkomponententeil 170 aus 8 und 9 angegeben sind. Die festgelegten Kriterien können zu einem Bauraum zur Herstellung des Verkleidungselements verarbeitet werden. Der Bauraum kann Parameter für das Verkleidungselement beinhalten, das aus einem einzelnen Material zu erzeugen ist. Als Beispiel und nicht zur Einschränkung kann das einzelne Material ein thermoplastisches Polyurethan sein. Der Bauraum kann in eine dreidimensionale Druckvorrichtung eingegeben werden, die mit dem einzelnen Material zur additiven Fertigung geliefert wird. Das Verkleidungselement kann unter Verwendung einer dreidimensionalen Druckvorrichtung aus dem einzelnen Material gebildet werden. Eine Außenhülle, ähnlich der in 5 und 6 veranschaulichten Außenhülle 102, ist mit einer ersten und einer zweiten Seite ausgebildet, die voneinander beabstandet sind, um einen Innenabschnitt dazwischen zu definieren. Zusätzlich ist eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen entlang der ersten Seite der Außenhülle ausgebildet und mündet in den Innenabschnitt der Außenhülle. Ein Kernabschnitt kann innerhalb des Innenabschnitts ausgebildet und angeordnet sein. Der Kernabschnitt kann eine erste und eine zweite Gittermatrix beinhalten, die miteinander und mit der Außenhülle verbunden sind, ähnlich der ersten und zweiten Gittermatrix 128, 130, die in 5 und 6 dargestellt sind. Die erste und zweite Gittermatrix können ein erstes und ein zweites Dichteprofil beinhalten, die zusammenwirken können, um ein Gesamtdichteprofil des Kernabschnitts zu definieren. Zusätzlich können sich das erste und zweite Dichteprofil der ersten und zweiten Gittermatrix voneinander unterscheiden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Verkleidungselements die folgenden Schritte: 1) Erhalten festgelegter Kriterien eines Zielkomponententeils; 2) Erstellen eines Bauraums unter Verwendung der festgelegten Kriterien; 3) Auswählen eines einzelnen Materials für das Verkleidungselement; 4) Bereitstellen eines Designs für das Verkleidungselement mit einer oder mehreren Gittermatrizen; 5) Anpassen des Designs, um die festgelegten Kriterien des Zielkomponententeils zu erfüllen; 6) Bilden des Verkleidungselements unter Verwendung des einzelnen Materials in einem additiven Fertigungsprozess.
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Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination aus den folgenden Merkmalen beinhalten:
- • die festgelegten Kriterien beinhalten eine Vielzahl von Materialien, die zu einer Vielzahl von einzelnen Strukturen konfiguriert sind;
- • der Bauraum beinhaltet eine Abgrenzung, die durch das Zielkomponententeil definiert wird;
- • die Vielzahl von Strukturen beinhaltet eine gepolsterte Struktur, die aus einem oder mehreren Schaumstoffelementen besteht und ein Gesamtdichteprofil aufweist;
- • Gestalten eines Kernabschnitts, der aus der einen oder den mehreren Gittermatrizen besteht, um ein Gesamtdichteprofil zu beinhalten, das mit dem Gesamtdichteprofil der gepolsterten Struktur korreliert;
- • das Design beinhaltet ein oder mehrere Strukturmerkmale, die innerhalb des Kernabschnitts bereitgestellt und in die eine oder mehreren Gittermatrizen integriert sind;
- • die eine oder die mehreren Gittermatrizen beinhalten eine erste und eine zweite Gittermatrix, die ein erstes und zweites Dichteprofil aufweisen, die zusammenwirken, um das Gesamtdichteprofil des Kernabschnitts zu definieren, und wobei ferner das erste und zweite Dichteprofil der ersten und zweiten Gittermatrix sich voneinander unterscheiden; und
- • Gestalten der einen oder mehreren Gittermatrizen, um ein Muster von miteinander verbundenen Verbindungen zu beinhalten, die einen oder mehrere Sätze von Zellen definieren.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Verkleidungselements die folgenden Schritte: 1) Drucken einer Außenhülle, die einen Innenabschnitt aufweist; 2) Drucken eines Kernabschnitts innerhalb des Innenabschnitts der Außenhülle, wobei der Kernabschnitt eine erste Gittermatrix beinhaltet, die ein erstes Muster von miteinander verbundenen Verbindungen beinhaltet, die einen ersten Satz von Zellen definieren; 3) Drucken einer zweiten Gittermatrix, die ein zweites Muster von miteinander verbundenen Verbindungen beinhaltet, die einen zweiten Satz von Zellen definieren, wobei die zweite Gittermatrix ein Gesamtdichteprofil beinhaltet, das größer als ein Gesamtdichteprofil der ersten Gittermatrix ist.
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Ausführungsformen des zweiten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination aus den folgenden Merkmalen beinhalten:
- • der Schritt des Druckens einer Außenhülle und der Schritt des Druckens einer ersten Gittermatrix beinhaltet ferner gleichzeitiges Drucken der Außenhülle und der ersten Gittermatrix, sodass die Außenhülle eine Innenfläche beinhaltet, die mit einer ersten Seite der ersten Gittermatrix verbunden ist,
- • der Schritt des Druckens der ersten Gittermatrix und der Schritt des Druckens der zweiten Gittermatrix beinhaltet ferner gleichzeitiges Drucken der ersten Gittermatrix und der zweiten Gittermatrix, sodass eine zweite Seite der ersten Gittermatrix mit einer ersten Seite der zweiten Gittermatrix verbunden ist,
- • der Schritt des Druckens einer Außenhülle und der Schritt des Druckens einer zweiten Gittermatrix beinhaltet ferner gleichzeitiges Drucken der Außenhülle und der zweiten Gittermatrix, sodass die Innenfläche der Außenhülle mit einer zweiten Seite der zweiten Gittermatrix verbunden ist, und
- • Drucken mindestens eines Befestigungsmerkmals, das sich von einer Außenfläche der Außenhülle nach außen erstreckt.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Verkleidungselements 1) Erhalten von festgelegten Kriterien eines Zielkomponententeils, das aus einer Vielzahl von Materialien besteht; 2) Verarbeiten der festgelegten Kriterien zu einem Bauraum zum Herstellen des Verkleidungselements, wobei der Bauraum Parameter für das Verkleidungselement beinhaltet, das aus einem einzelnen Material zu erzeugen ist; 3) Eingeben des Bauraums in eine dreidimensionale Druckvorrichtung, der das einzelne Material zugeführt wird; 4) Bilden des Verkleidungselements unter Verwendung der dreidimensionalen Druckvorrichtung aus dem einzelnen Material.
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Ausführungsformen des dritten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination aus den folgenden Merkmalen beinhalten:
- • der Schritt des Bildens des Verkleidungselements beinhaltet ferner das Bilden einer Außenhülle mit einer ersten und einer zweiten Seite, die voneinander beabstandet sind, um einen Innenabschnitt dazwischen zu definieren,
- • der Schritt des Bildens der Außenhülle beinhaltet ferner das Bilden einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen entlang der ersten Seite der Außenhülle, die in den Innenabschnitt der Außenhülle münden;
- • der Schritt des Bildens der Außenhülle beinhaltet ferner das Bilden eines Kernabschnitts, der in dem Innenabschnitt angeordnet ist, der eine erste und zweite Gittermatrix beinhaltet, die miteinander und mit der Außenhülle verbunden sind;
- • die erste und zweite Gittermatrix beinhaltet ein erstes und zweites Dichteprofil, die zusammenwirken, um ein Gesamtdichteprofil des Kernabschnitts zu definieren,
- • das erste und zweite Dichteprofil der ersten und zweiten Gittermatrix unterscheiden sich voneinander; und
- • der Schritt des Bildens des Verkleidungselements beinhaltet ferner das Bilden des Verkleidungselements aus dem einzelnen Material, wobei das einzelne Material thermoplastisches Polyurethan beinhaltet.
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Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an der vorangehenden Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass solche Konzepte von den nachfolgenden Patentansprüchen abgedeckt sein sollen, sofern diese Ansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes angeben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Verkleidungselements das Erhalten festgelegter Kriterien eines Zielkomponententeils; das Erstellen eines Bauraums unter Verwendung der festgelegten Kriterien; das Auswählen eines einzelnen Materials für das Verkleidungselement; das Bereitstellen eines Designs für das Verkleidungselement mit einer oder mehreren Gittermatrizen; das Anpassen des Designs, um die festgelegten Kriterien des Zielkomponententeils zu erfüllen; und das Bilden des Verkleidungselements unter Verwendung des einzelnen Materials in einem additiven Fertigungsprozess.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhalten die festgelegten Kriterien eine Vielzahl von Materialien, die zu einer Vielzahl von einzelnen Strukturen konfiguriert sind.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet der Bauraum eine Abgrenzung, die durch das Zielkomponententeil definiert wird.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet die Vielzahl von Strukturen eine gepolsterte Struktur, die aus einem oder mehreren Schaumstoffelementen besteht und ein Gesamtdichteprofil aufweist.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet der Schritt des Bereitstellen des Designs ferner Folgendes: Gestalten eines Kernabschnitts, der die eine oder mehreren Gittermatrizen umfasst, um ein Gesamtdichteprofil zu beinhalten, das mit dem Gesamtdichteprofil der gepolsterten Struktur korreliert.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Design ein oder mehrere Strukturmerkmale, die innerhalb des Kernabschnitts bereitgestellt und in die eine oder mehreren Gittermatrizen integriert sind.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhalten die eine oder mehreren Gittermatrizen eine erste und eine zweite Gittermatrix, die ein erstes und zweites Dichteprofil aufweisen, die zusammenwirken, um das Gesamtdichteprofil des Kernabschnitts zu definieren, und wobei ferner das erste und zweite Dichteprofil der ersten und zweiten Gittermatrix sich voneinander unterscheiden.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet der Schritt des Bereitstellen des Designs Folgendes: Gestalten der einen oder mehreren Gittermatrizen, um ein Muster von miteinander verbundenen Verbindungen zu beinhalten, die einen oder mehrere Sätze von Zellen definieren.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Verkleidungselements das Drucken einer Außenhülle, die einen Innenabschnitt aufweist; das Drucken eines Kernabschnitts innerhalb des Innenabschnitts der Außenhülle, wobei der Kernabschnitt eine erste Gittermatrix beinhaltet, die ein erstes Muster von miteinander verbundenen Verbindungen aufweist, die einen ersten Satz von Zellen definieren, und das Drucken einer zweiten Gittermatrix, die ein zweites Muster von miteinander verbundenen Verbindungen aufweist, die einen zweiten Satz von Zellen definieren, wobei die zweite Gittermatrix ein Gesamtdichteprofil beinhaltet, das größer als ein Gesamtdichteprofil der ersten Gittermatrix ist.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet der Schritt des Druckens einer Außenhülle und der Schritt des Druckens einer ersten Gittermatrix ferner: gleichzeitiges Drucken der Außenhülle und der ersten Gittermatrix, sodass die Außenhülle eine Innenfläche beinhaltet, die mit einer ersten Seite der ersten Gittermatrix verbunden ist.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet der Schritt des Druckens der ersten Gittermatrix und der Schritt des Druckens der zweiten Gittermatrix ferner: gleichzeitiges Drucken der ersten Gittermatrix und der zweiten Gittermatrix, sodass eine zweite Seite der ersten Gittermatrix mit einer ersten Seite der zweiten Gittermatrix verbunden ist.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet der Schritt des Druckens einer Außenhülle und der Schritt des Druckens einer zweiten Gittermatrix ferner: gleichzeitiges Drucken der Außenhülle und der zweiten Gittermatrix, sodass die Innenfläche der Außenhülle mit einer zweiten Seite der zweiten Gittermatrix verbunden ist.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das Drucken mindestens eines Befestigungsmerkmals, das sich von einer Außenfläche der Außenhülle nach außen erstreckt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Verkleidungselements das Erhalten von festgelegten Kriterien eines Zielkomponententeils, das aus einer Vielzahl von Materialien besteht; das Verarbeiten der festgelegten Kriterien zu einem Bauraum zum Herstellen des Verkleidungselements, wobei der Bauraum Parameter für das Verkleidungselement beinhaltet, das aus einem einzelnen Material zu erzeugen ist; das Eingeben des Bauraums in eine dreidimensionale Druckvorrichtung, der das einzelne Material zugeführt wird; und das Bilden des Verkleidungselements unter Verwendung der dreidimensionalen Druckvorrichtung aus dem einzelnen Material.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet der Schritt des Bildens des Verkleidungselements ferner Folgendes: Bilden einer Außenhülle mit einer ersten und einer zweiten Seite, die voneinander beabstandet sind, um einen Innenabschnitt dazwischen zu definieren.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet der Schritt des Bildens der Außenhülle ferner Folgendes: Bilden einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen entlang der ersten Seite der Außenhülle, die in den Innenabschnitt der Außenhülle münden.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet der Schritt des Bildens der Außenhülle ferner Folgendes: Bilden eines Kernabschnitts, der in dem Innenabschnitt angeordnet ist, der eine erste und zweite Gittermatrix beinhaltet, die miteinander und mit der Außenhülle verbunden sind.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet die erste und zweite Gittermatrix ein erstes und zweites Dichteprofil, die zusammenwirken, um ein Gesamtdichteprofil des Kernabschnitts zu definieren.
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In einem Aspekt der Erfindung unterscheiden sich das erste und zweite Dichteprofil der ersten und zweiten Gittermatrix voneinander.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet der Schritt des Bildens des Verkleidungselements ferner Folgendes: Bilden des Verkleidungselements aus dem einzelnen Material, wobei das einzelne Material thermoplastisches Polyurethan beinhaltet.