KR102494559B1 - 공동-프린팅된 위치결정 피쳐를 갖는 노드 및 그 제조 방법 - Google Patents

공동-프린팅된 위치결정 피쳐를 갖는 노드 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시의 일부 실시형태들은 소켓을 갖는 적층 가공된 노드를 포함하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는 노드와 함께 공동-프린팅된 하나 이상의 위치결정 피쳐들을 포함한다. 하나 이상의 위치결정 피쳐들을 소켓에 부품의 단부 부분을 위치결정시키도록 구성된다.

Description

공동-프린팅된 위치결정 피쳐를 갖는 노드 및 그 제조 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 "공동-프린팅된 위치결정 피쳐를 갖는 노드 및 그 제조 방법" 이라는 제목하에 2017년 6월 2일에 출원된 미국 특허 출원 번호 15/613,036 의 이익을 주장하며, 이는 그 전체가 본 명세서에서 참고로 명백하게 원용된다.
본 발명은 일반적으로 노드와 함께 위치결정 피쳐를 공동-프린팅하는 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 노드 소켓 내에 부품의 에지를 정확하게 위치결정시키기 위해 공동-프린팅된 위치결정 피쳐를 갖는 적층 가공 노드에 관한 것이다.
적층 가공 (Additive Manufacturing: AM) 프로세스는 3 차원 물체를 만들기 위해 하나 이상의 재료를 층별로 축적하는 것을 포함한다. AM 기술은 다양한 재료로부터 복잡한 부품을 제조할 수 있다. 일반적으로 독립형 물체는 CAD (Computer Aided Design) 모델로부터 제작된다. CAD 모델을 사용하여, AM 프로세스는 나중에 분말 입자들을 함께 결합하는 분말 재료를 소결 또는 용융시키기 위해 레이저 빔을 사용하여 솔리드 3 차원 물체를 생성할 수 있다. AM 프로세스에서, 엔지니어링 플라스틱, 열가소성 엘라스토머, 금속 및 세라믹과 같은 상이한 재료 또는 재료의 조합은 독특한 형상의 3 차원 물체를 생성하는데 사용될 수 있다.
여러 가지 상이한 프린팅 기술들이 존재한다. 이러한 기술 중 하나를 선택적 레이저 용융이라고 한다. 선택적 레이저 용융은 분말 재료의 융점 미만의 온도에서 분말의 입자들을 융합 (응집) 하는 것을 수반한다. 보다 구체적으로, 레이저는 분말 베드를 스캔하고, 구조가 요구되는 곳에서 분말을 함께 용융시키고, 슬라이싱된 데이터가 아무것도 프린팅되지 않음을 나타내는 스캐닝 영역을 회피한다. 이 프로세스는 원하는 구조가 형성될 때까지 수천번 반복될 수 있고, 그 후에 프린팅된 부분이 제조기로부터 제거된다.
AM 프로세스가 지속적으로 개선됨에 따라, 보다 복잡한 기계 제조업체들은 적층 가공된 부품을 설계에 사용할 때의 이점을 조사하기 시작했다. 이는, 운송 구조의 조립과 관련된 자동차 산업, 항공기 제조 및 기타 산업이 지속적으로 비용 절감 최적화에 참여하고 제조에서 발생할 수 있는 변형으로 인해 낭비되는 부품의 수를 줄여 제조 프로세스를 개선할 수 있는 기회를 찾고 있기 때문이다. 작은 크기 변화를 보일 수 있는 결합 부품은 극복하기 어려운 것으로 입증된 영역 중 하나이다. 예를 들어, 기존의 제조 프로세스는 부품을 제자리에 밀착시키고 밀봉하도록 구성된 간단한 내부 설계를 제공한다. 그러나, 이러한 구조는 약간 더 두꺼울 수 있는 제조된 부품이 예를 들어 너무 커서 낭비될 수 있다는 점에서 제한적이다. 각각의 낭비된 부분은 제품의 제조 비용을 증가시키고, 종래에 제조된 디자인의 비유연성으로 인해, 상당한 양의 폐기물이 발생할 수 있다. 이 현상은 제조 비용을 증가시키고, 이는 종종 소비자에게 전가된다. 복잡한 제품과 종종 관련된 높은 가격표는 많은 수의 소비자를 소외시키기 때문에, 수반되는 소비자 비용의 증가는 문제가 될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 적층 가공된 부품들을 결합시키는 것과 관련된 폐기물의 양을 감소시킬 필요가 있다.
다행스럽게도, 3 차원 프린팅 또는 AM 프로세스에서의 최근의 발전으로, 기존의 제조 기술하에서는 이전에 사용할 수 없었던 간단한 내부 피쳐를 통합할 수 있는 새로운 기회가 생겼다. AM 에 의하면, 고유한 내부 구조를 가진 부품들을 프린팅하여, 부품을 결합할 때에 더 큰 유연성을 제공할 수 있다. 그러나, 더 많은 유연성을 가지는 부품들의 가용성으로 인해 새로운 과제가 대두되고 있다. 예를 들어, 부품이 더 큰 공간에서 움직일 수도 있기 때문에, 더 다양한 크기에 맞도록 설계된 소켓은 더 작은 부품을 더 큰 소켓에 올바르게 위치시키는 것을 어렵게 만들 수 있다.
적층 가공된 노드를 부품에 결합하기 위한 기술의 몇몇 양태가 3 차원 프린팅 기술을 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
장치의 일 양태는 소켓을 갖는 적층 가공된 노드를 포함한다. 장치는 노드와 함께 공동-프린팅된 하나 이상의 위치결정 피쳐들을 포함한다. 하나 이상의 위치결정 피쳐들은 소켓에 부품의 단부 부분을 위치결정시키도록 구성된다.
방법의 일 양태는 소켓을 갖는 노드를 적층 가공에 의해 프린팅하는 단계를 포함한다. 방법은, 노드와 함께, 하나 이상의 위치결정 피쳐들을 공동-프린팅한다. 하나 이상의 위치결정 피쳐들은 소켓에 부품의 단부 부분을 위치결정시키도록 구성된다.
적층 가공된 노드와 함께 위치결정 피쳐들을 공동-프린팅하는 다른 양태는 하기의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해지는 것을 이해할 수 있을 것이며, 여기서는 예시로서 단지 몇 가지 실시형태만 도시되고 설명된다. 당업자가 알 수 있는 바와 같이, 적층 가공된 노드와의 상호연결부의 공동-프린팅은 다른 상이한 실시형태일 수 있으며, 이의 몇몇 세부 사항은 모두 본 발명을 벗어나지 않고서 다양한 다른 관점에서 수정될 수 있다. 따라서, 도면 및 상세한 설명은 사실상 예시적인 것일 뿐 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 한다.
적층 가공된 노드와 상호연결부를 공동-프린팅하는 다양한 양태들이 첨부 도면들에서 제한적인 것이 아니라 예시적인 방식으로 상세한 설명에서 제시될 것이다.
도 1 은 노드 및 공동-프린팅된 위치결정 피쳐를 포함하는 장치의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 2 는 노드 및 공동-프린팅된 위치결정 피쳐를 포함하는 장치의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 3a 내지 도 3b 는 패널을 노드에 결합시키기 위해 공동-프린팅된 위치결정 피쳐를 갖는 노드를 갖는 장치의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 4 는 위치결정 피쳐들이 범프들인, 도 3 의 장치의 대안적인 실시형태를 도시한다.
도 5 는 공동-프린팅된 심들을 갖는 노드를 갖는 장치의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 6 은 공동-프린팅된 노즐 및 특대형 소켓을 갖는 노드를 갖는 장치의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 7 은 노드 및 공동-프린팅된 스트럿을 갖는 장치의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 8 은 노드 및 공동-프린팅된 범프를 갖는 장치의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 9 는 공동-프린팅된 돌출부들을 갖는 노드를 갖는 장치의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 10 은 공동-프린팅된 돌출부들 및 2차 심을 갖는 노드를 갖는 장치 (1000) 의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 11 은 수렴 소켓 로케이터를 갖는 장치의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 12 는 위치결정 피쳐들을 갖는 노드를 공동-프린팅하는 프로세스를 개념적으로 도시한다.
첨부된 도면과 관련하여 아래에 설명되는 상세한 설명은 노드 및 상호연결부를 공동-프린팅하기 위한 적층 가공 기술의 다양한 예시적인 실시형태들의 설명을 제공하기 위한 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내기 위한 것은 아니다. 본 개시 전반에 걸쳐 사용된 용어 "예시적인" 은 "예, 실례 또는 예시로서 제공하는" 을 의미하고, 반드시 본 개시에서 제시된 다른 실시형태보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석되지는 않아야 한다. 상세한 설명은 당업자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달하는 철저하고 완전한 개시를 제공하기 위한 특정 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 세부사항 없이도 실시될 수 있다. 일부 예에서, 본 개시 전반에 걸쳐 제시된 다양한 개념을 모호하게 하는 것을 회피하기 위해, 공지된 구조 및 부품은 블록도 형태로 도시되거나 완전히 생략될 수 있다.
노드 및 상호연결부를 공동-프린팅하는 맥락에서의 적층 가공의 사용은 기계 구조 및 기계화된 어셈블리의 제조업자가 소비자에게 보다 저렴한 비용으로 복잡한 형상을 갖는 부품을 제조할 수 있게 하는 상당한 유연성 및 비용 절감 이점을 제공한다. 전술한 접합 기술은 패널과 같은 선반 (COTS) 부품의 커머셜 및/또는 적층 가공된 부품을 접합하는 프로세스에 관한 것이다. 적층 가공된 부품들은 사전 제작된 디자인을 기반으로 재료의 층에 층을 추가하여 3 차원으로 프린팅된다. 전술한 부품들은 자동차와 같은 모터 차량을 조립하는데 사용되는 부품일 수 있다. 그러나, 당업자는 제조된 부품이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 차량, 트럭, 기차, 오토바이, 보트, 항공기 등과 같은 다른 복잡한 기계 제품을 조립하는데 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
이러한 산업에서 직면한 한가지 중요한 문제는, 다양한 개별 부품들 또는 구조들을 어떻게 보다 효과적으로 상호연결하느냐 하는 것이다. 본 명세서에 개시된 바와 같은 하나의 이러한 기술은 적층 가공의 사용을 포함한다. 보다 구체적으로는, 적층 가공 기술을 이용하여 위치결정 피쳐들을 프린팅함으로써, 제조 공정에서 상이한 부분들 및/또는 부품들을 결합하는 것이 더 간단해지는 한편, 제조 변형을 설명하기 위한 유연한 설계를 제공한다. 이러한 변형은, 예를 들어, 프린팅 및 후속 제조 (예를 들어, 접합) 동안에 환경 조건 및 재료의 변동성으로 인해 발생할 수 있다. 이러한 기술은 소켓에 부품을 유지하고 크기를 조정할 수 있고 위치결정시킬 수 있는 유연한 위치결정 피쳐들을 갖는 더 큰 소켓을 프린팅하는 것을 포함할 수 있다. 적층 가공은 이러한 내부 위치결정 피쳐들을 갖는 노드를 생성할 수 있는 기능을 제공하지만, 이는 이전에는 기존의 제조 기술로는 불가능했다. 결과적으로, 덜 효과적인 기술로 인한 폐기물이 제거될 수 있다.
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 노드는 적층 가공된 부품의 예이다. 노드는 튜브 및/또는 패널과 같은 부품을 수용하기 위한 소켓을 포함하는 임의의 3D 프린팅된 부품일 수 있다. 노드는 특정 유형의 부품을 수용하도록 구성된 내부 피쳐들을 가질 수 있다. 대안적으로 또는 결합하여, 노드는 특정 유형의 부품을 수용하도록 형상화될 수 있다. 본 개시의 일부 실시형태에서, 노드는 노드의 소켓에 부품을 위치시키기 위한 내부 피쳐들을 가질 수 있다. 그러나, 당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 노드는 임의의 내부 디자인 또는 형상을 이용할 수 있고, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고서 임의의 다양한 부품을 수용할 수 있다.
도 1 은 노드 및 공동-프린팅된 위치결정 피쳐를 포함하는 장치 (100) 의 예시적인 실시형태를 도시한다. 도시된 바와 같이, 장치 (100) 는 노드 (120), 부품 (105), 엔드 캡 (110) 및 접착제 포트 (115) 를 포함한다. 노드 (120) 는 또한 위치결정 피쳐 (130) 를 포함한다. 장치의 일부 양태에서, 부품 (105) 은 튜브이다. 조립될 때, 엔드 캡 (110) 은 노드 (120) 의 하부 돌출부 주위에 끼워져 소켓을 형성한다. 노드 (120) 의 위치결정 피쳐들 (130) 은 위치결정 피쳐 (130) 주위에 그리고 엔드 캡들 (110) 사이에 부품 (105) 의 하부 단부 부분을 위치시켜서, 부품 (105) 이 엔드 캡들 (110) 및 노드 (120) 에 의해 형성된 소켓 내에 끼워지도록 한다. 부품이 소켓에 배치되면, 부품 (105) 을 노드 (120) 에 고정시키기 위해 접착제가 접착제 포트 (115) 를 통해 주입될 수 있다. 이어서 접착제는 장치 (100) 에 열을 가함으로써 경화될 수 있다.
도 2 는 노드 및 공동-프린팅된 위치결정 피쳐를 포함하는 장치 (200) 의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다. 장치 (200) 는 부품 (205), 노드 (210), 위치결정 피쳐 (215), 스크류 (220) 및 접착제 (225) 를 포함한다. 장치의 일부 양태에서, 위치결정 피쳐 (215) 는 노드 (210) 와 함께 공동-프린팅된다. 장치의 일부 양태에서, 부품 (205) 은 튜브이다.
도시된 바와 같이, 위치결정 피쳐 (215) 는, 노드 (210) 와 조합하여, 부품 (205) 이 수직 및 일부 측면 이동을 가질 수 있게 한다. 2 도의 움직임을 제공함으로써, 부품과 노드를 결합할 때에 더 큰 유연성이 달성된다. 예를 들어, 노드와 위치결정 피쳐가 프린팅되는 시간 및 이들이 부품 (205) 과 결합되는 시간 사이의 온도 차이는 부품 (205) 의 크기의 확대 또는 축소를 유발할 수 있다. 도 2 에 도시된 설계는, 부품 (205) 이 위치결정 피쳐 (215) 및 노드 (210) 내에서 측방향으로 이동할 수 있게 함으로써, 임의의 크기 변화를 수용할 수 있다. 부품 (205) 에 가장 가까운 노드 (210) 의 단부는 소켓을 생성할 수 있다. 위치결정 피쳐 (215) 는 소켓에 부품 (205) 의 단부 부분을 위치시킬 수 있다.
일단 부품이 적절하게 위치되면, 접착제 (225) 는 위치결정 피쳐 (215) 와 부품 (205) 사이 뿐만 아니라 위치결정 피쳐 (215) 와 노드 (210) 사이에 적용될 수 있다. 대안적으로 또는 결속적으로, 부품 (205) 및 노드 (210) 를 제자리에 유지하기 위해 위치결정 피쳐 (215) 에 스크류 (220) 가 또한 적용될 수 있다.
전술한 설명은 주로 튜브 및 노드를 연결하기 위해 위치결정 피쳐를 사용하는 것에 관한 것이지만, 본 개시에서 설명된 기술은 튜브에만 적용가능한 것은 아니다. 실제로, 노드에 결합될 수 있는 임의의 적합한 부품은 본 개시의 범위를 벗어나지 않고서 노드에 결합될 수 있다. 예를 들어, 전술한 섹션들에서 논의될 바와 같이, 위치결정 피쳐들은 패널 및 노드를 정확하게 결합하기에 적합할 수 있다.
도 3a 는 패널을 노드에 결합시키기 위해 공동-프린팅된 위치결정 피쳐를 갖는 노드를 갖는 장치 (300) 의 예시적인 실시형태를 도시한다. 장치 (300) 는 노드 (305) 및 부품 (310) 을 포함한다. 노드 (305) 는 소켓 (320) 및 위치결정 피쳐 (315) 를 포함할 수 있다. 이 예시적인 도면에서, 위치결정 피쳐 (315) 는 변형가능하고 그리고/또는 분리가능한 미늘일 수 있다. 장치의 일부 양태에서, 부품 (310) 은 패널일 수 있다.
도시된 바와 같이, 패널 (310) 은 변형가능한 미늘 (315) 을 통해 슬라이딩할 수 있다. 변형가능한 미늘 (315) 은 소켓 (320) 내에 부품 (310) 의 단부 부분을 위치시킴으로써 부품 (310) 을 안내한다. 부품 (310) 이 미늘 (315) 을 따라 슬라이딩함에 따라, 각각의 미늘 (315) 은 패널 (310) 을 수용하기 위해 구부러질 수 있는 한편, 또한 부품 (310) 을 제자리에 유지하기에 충분한 힘을 제공한다. 부품 (310) 이 올바르게 배치되면, 소켓 (320) 내에 부품 (310) 을 제자리에 고정시키기 위해 소켓 (320) 내로 접착제가 주입될 수 있다.
도 3b 는 장치 (300) 로부터의 몇몇 미늘 (315) 의 확대도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 미늘 (315) 은 미늘 (315) 이 충분히 변형되고 부품 (310) 을 제자리에 유지하고 위치시키기 위한 적절한 레벨의 힘을 제공할 수 있는 한은 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 또한, 미늘 (315) 은 도 3b 에 도시된 바와 같이 분리가능할 수도 있다. 미늘 (315) 은 소켓 (320) 에서의 접착제의 경화 이전에 또는 도중에 분리될 수 있다. 장치의 일부 양태에서, 미늘 (315) 은 플라스틱으로 제조될 수 있다.
이러한 설계는 환경 변수로 인해 발생할 수 있는 제조 변동성을 수용한다. 미늘 (315) 은 부품 (310) 을 기계적으로 잠금시킬 수 있고 소켓 (320) 의 갭 크기를 제어할 수 있다. 결과적으로, 일부 경우에 노드 (305) 및 부품 (310) 은 임의의 접착제를 사용하지 않고서 적절히 결합될 수 있다. 그러한 경우에, 미늘 (315) 은 제거되지 않을 수 있다.
도 4 는 위치결정 피쳐가 범프인 장치 (300) 의 대안적인 실시형태를 도시한다. 도시된 바와 같이, 장치 (300) 는 노드 (405) 및 범프 (415) 를 포함한다. 범프는 미늘 (315) 을 대체할 수 있고, 노드 (405) 의 소켓에서 부품 (310) 의 단부 부분을 유사하게 위치시킬 수 있다. 제자리에 있게 되면, 범프 (415) 는 노드를 패널과 결합시키기 위해 스폿 용접될 수 있다.
도 5 는 공동-프린팅된 심을 갖는 노드 (505) 를 갖는 장치 (500) 의 예시적인 실시형태를 도시한다. 장치 (500) 는 노드 (505) 및 부품 (510) 을 포함한다. 노드 (505) 는 테이퍼형 심 (515) 및 소켓 (520) 을 포함한다.
테이퍼형 심 (515) 은 노드 (505) 와 공동-프린팅되어, 소켓에 부품 (510) 을 위치시키는데 사용될 수 있다. 일부 양태들에서, 이러한 설계는 다양한 형상 및 크기의 소켓을 생성할 수 있게 한다. 예를 들어, 도 5 는 근-원뿔형 소켓 (520) 을 도시한다. 장치의 일부 양태에서, 노드 (505) 를 패널 (510) 에 고정시키기 위해 접착제가 소켓 (520) 내로 주입될 수 있다. 이러한 양태에서, 공동-프린팅된 심 (515) 은 심으로 절단된 스위스 치즈형 홀을 가질 수 있으며, 이는 주입된 접착제가 접착 동안에 이동할 수 있는 통로를 생성한다. 이어서 장치 (500) 는 소켓 (520) 내의 접착제를 경화시키기 위해 가열될 수 있다.
심은 다수의 상이한 형상으로 공동-프린팅될 수 있고 삽입된 패널 또는 노드에 결합될 수 있는 다른 적절한 부품의 형상을 따를 수 있기 때문에, 이 설계는 제조상의 변동성을 설명한다.
도 6 은 특대형 소켓 및 공동-프린팅된 노즐을 갖는 노드를 갖는 장치 (600) 의 예시적인 실시형태를 도시한다. 장치의 일부 양태에서, 노드 및 노즐은 적층 가공에 의해 프린팅될 수 있다. 도시된 바와 같이, 장치 (600) 는 노드 (605), 부품 (610), 주입 경로 (615) 및 노즐 (620) 을 포함한다. 노드 (605) 는 소켓 (625) 을 포함한다. 장치의 일부 양태에서, 부품 (610) 은 패널이다.
도시된 바와 같이, 소켓 (625) 은 패널 (610) 의 폭보다 실질적으로 더 클 수 있다. 소켓 (625) 의 큰 크기는 노드 (605) 와 결합될 수 있는 부품 크기에서 더 큰 유연성을 생성한다. 일단 부품 (610) 이 소켓 (625) 에 적절하게 위치되면, 접착제는 노즐 (615) 을 통해 주입될 수 있고, 접착제가 부품 (610) 을 둘러싸서 제자리에 고정시키도록 안내할 수 있는 주입 경로 (615) 를 통해 이동한다. 접착제가 성공적으로 주입되면, 공동-프린팅된 노즐 (620) 은 노드 (605) 로부터 분리되거나 끊어질 수 있다.
도 7 은 노드 및 공동-프린팅된 스트럿을 갖는 장치 (700) 의 예시적인 실시형태를 도시한다. 도시된 바와 같이, 장치 (700) 는 노드 (705), 부품 (710), 스트럿 (715), 노즐 (720) 및 플레이트 (730) 를 포함한다. 노드 (705) 는 소켓 (725) 을 포함한다.
도시된 바와 같이, 스트럿 (715) 은 노드 (705) 와 공동-프린팅될 수 있고, 소켓 (725) 내에 부품 (710) 과 같은 자유-부동 부품을 위치시키도록 작용할 수 있다. 스트럿 (715) 은 부품 (710) 을 결합하도록 플레이트 (730) 와 협력하여 작동할 수 있다. 플레이트 (730) 는 소켓 (725) 의 상부 및/또는 하부 표면에 결합될 수 있고, 노드 (705) 와 부품 (710) 사이의 제조 변동을 수용하도록 크기가 조정될 수 있다.
부품 (710) 이 적절하게 위치되면, 접착제 물질이 주입 포트 (720) 를 통해 주입될 수 있다. 장치의 일부 양태에서, 접착제 물질은 진공 포트에 의해 소켓 (725) 을 통해 당겨지고 그리고/또는 접착 포트에 의해 소켓을 통해 강제된다.
도 8 은 노드 (805) 및 공동-프린팅된 노치를 갖는 장치 (800) 의 예시적인 실시형태를 도시한다. 장치의 일부 양태에서, 노치는 위치결정 피쳐로서 작용한다. 도시된 바와 같이, 장치 (800) 는 노드 (805), 패널 (810) 및 돌출부 (815) 를 포함한다. 돌출부 (815) 는 노치를 패널 (810) 에 결합시켜서 패널 (810) 을 소켓에 위치시키도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 패널 (810) 의 노치는 소켓 내에서 패널에 대한 적절한 위치를 제공하기 위해 돌출부 (815) 와 정렬될 수 있다. 일단 정렬되면, 접착제가 적용되어 노드 (805) 와 패널 (810) 을 고정시킬 수 있다. 따라서, 돌출부 (815) 는 소켓에서 패널의 단부 부분을 위치시킨다.
도 9 는 공동-프린팅된 돌출부를 갖는 노드를 갖는 장치 (900) 의 예시적인 실시형태를 도시한다. 도시된 바와 같이, 장치 (900) 는 노드 (905) 및 부품 (910) 을 포함한다. 노드 (905) 는 위치결정 피쳐 (925) 를 포함한다. 부품 (910) 은 접착제 (915) 및 스탠드오프 (920) 를 포함한다. 부품 (910) 은 패널일 수 있고, 접착제 (915) 는 테이프 또는 필름 폼 접착제일 수 있다.
이 예시적인 도면에서, 부품 (910) 이 위치결정 피쳐 (925) 에 도달할 때까지 스탠드오프 (920) 는 부품 (910) 을 노드 (905) 로 안내하는 것을 보조할 수 있다. 부품 (910) 은 대향 표면 층들을 갖는 패널일 수 있다. 한 쌍의 스탠드오프들이 패널의 각각의 대향 측면에 위치될 수 있다. 패널은 각 스탠드오프 쌍에서 소켓과의 마찰 또는 슬립 끼워맞춤부를 가질 수 있다.
위치결정 피쳐 (925) 는, 부품 (910) 의 단부 부분을 위치시키고 부품 (910) 을 노드 (905) 내에서 적소에 안내하기에 적합한 돌출부일 수 있다. 장치의 일부 양태에서, 위치결정 피쳐 (925) 는 부품 (910) 의 단부 부분의 에지와의 마찰 또는 슬립 끼워맞춤부를 제공하도록 구성될 수 있다. 일단 배치되면, 접착제들 (915) 중의 하나가 로케이터들 (925) 중의 하나와 스탠드오프들 (920) 중의 하나 사이에 위치될 수 있다. 대향 접착제 (915) 는 대향 스탠드오프 (920) 와 대향 위치결정 피쳐 (925) 사이에 위치될 수 있다. 이어서 접착제를 발포시켜서 경화시키도록 장치 (900) 에 열이 인가될 수 있다.
도 10 은 공동-프린팅된 돌출부들 및 2차 심을 갖는 노드를 갖는 장치 (1000) 의 예시적인 실시형태를 도시한다. 장치 (1000) 는 노드 (1005), 부품 (1010) 및 2차 심 (1030) 을 포함한다. 노드 (1005) 및 부품 (1010) 은 이 예시적인 도면에서 결합된다. 노드 (1005) 는 위치결정 피쳐 (1025) 를 포함한다. 패널 (1010) 은 접착제 (1015) 를 포함한다.
도시된 바와 같이, 부품 (1010) 이 로케이터 (1025) 에 의해 삽입되고 위치된 후에 접착제 (1015) 가 노드 (1005) 에 내부적으로 적용된다. 이 예에서, 접착제 (1015) 는 접착 테이프 또는 필름 폼 접착제일 수 있다. 장치의 일부 양태에서, 접착제 (1015) 가 경화를 완료하기 전에 부품 (1010) 이 처지기 시작할 수 있다. 이러한 양태에서, 경화 공정 동안에 부품의 처짐을 방지하기 위해 2차 심 (1030) 을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 노드와 부품이 결합되거나 접착제가 경화되면, 2차 심이 제거될 수 있다. 장치의 일부 양태에서, 심은 노드 (1005) 와 부품 (1010) 사이의 계면을 밀봉할 수 있다. 장치의 다른 양태에서, 접착제 (1015) 의 적용 및/또는 경화 전에 부품 (1010) 에 대해 노드 (1005) 를 중간에 밀봉하기 위해 밀봉제가 노드 (1005) 와 부품 (1010) 사이의 계면에 적용될 수 있다. 이러한 양태에서, 접착제는 필름 폼 또는 접착 테이프가 아닌 액체 접착제일 수 있다. 장치의 일부 양태에서, 액체 접착제는 계면을 가로질러 접착제를 당길 수 있는 높은 주입력 또는 진공력에 의해 노드 (1005) 와 부품 (1010) 사이의 계면을 통해 주입될 수 있다.
도 11 은 수렴 소켓 로케이터를 갖는 장치의 예시적인 실시형태를 도시한다. 도 11 은 테이퍼형 단부 (1135) 를 갖는 노드 (1105) 및 부품 (1110) 의 대향 측면에 접착제 (1115) 가 적용된 부품 (1110) 을 포함한다. 또한, 노드 (1105) 는 제 1 갭 (1150) 및 제 2 갭 (1160) 을 가질 수 있다. 장치의 일부 양태에서, 부품 (1110) 은 패널이다.
이 예에서, 부품 (1110) 의 에지는 노드 (1105) 를 위치시킨다. 노드의 테이퍼형 단부 (1135) 는 부품 (1110) 의 단부를 잡을 수 있고, 접착제 (1115) 는 노드/부품 연결부의 외부 영역을 채울 수 있다. 이러한 연결부는 마찰 또는 슬립 끼워맞춤부일 수 있다. 장치의 일부 양태에서, 위에서 설명된 위치결정 피쳐들은 제 1 갭 (1150) 을 갖는 노드 소켓의 제 1 부분 및 제 1 갭 (1150) 보다 넓은 제 2 갭 (1160) 을 갖는 소켓의 제 2 부분을 포함할 수 있다. 이러한 양태에서, 제 2 갭 (1160) 은 제 1 갭 (1150) 보다 소켓 개구에 더 가까울 수 있고, 제 1 갭 (1150) 은 부품 (1110) 의 단부 부분의 에지와의 마찰 또는 슬립 끼워맞춤부를 제공하도록 구성된다.
공동-프린팅된 위치결정 피쳐들은 노드 및 부품을 결합시키고 적층 가공하는 동안에 발생할 수 있는 제조 변형을 설명한다. 공동-프린팅된 위치결정 피쳐들에 의해, 부품을 노드 내에서 올바른 위치에 정렬하면서 부품을 노드 소켓 내에서 측면으로 이동할 수 있게 하는 여분의 "기브 (give)" 또는 공간을 갖고서 노드들이 프린팅될 수 있다.
도 12 는 위치결정 피쳐들과 함께 노드를 공동-프린팅하기 위한 프로세스 (1200) 를 개념적으로 도시한다. 프로세스 (1200) 는 공동-프린팅된 위치결정 피쳐들을 갖는 노드를 프린팅하라는 지시가 제공된 후에 시작될 수 있다. 도시된 바와 같이, 프로세스 (1200) 는 적층 가공에 의해 소켓을 갖는 노드를 프린팅한다 (1205 에서). 프로세스는, 노드와 함께, 하나 이상의 위치결정 피쳐들을 공동-프린팅한다 (1210 에서). 프로세스의 일부 양태에서, 위치결정 피쳐들은 소켓에 패널의 단부 부분을 위치시키도록 구성된다.
노드 및 위치결정 피쳐들의 다양한 양태가 도 1 내지 11 과 관련하여 위에서 보다 상세하게 논의되었다.
전술한 설명은 당업자가 본 명세서에 설명된 다양한 양태를 실시할 수 있도록 제공된다. 본 개시 전반에 걸쳐 제시된 이러한 예시적인 실시형태들에 대한 다양한 변형은 당업자에게 명백할 것이며, 여기에 개시된 개념은 노드 및 상호연결부를 프린팅하기 위한 다른 기술에 적용될 수 있다. 따라서, 청구범위는 본 개시 전반에 걸쳐 제시된 예시적인 실시형태들로 제한되는 것이 아니라, 청구범위와 일치하는 전체 범위에 따른다. 당업자에게 알려지거나 나중에 알려질 본 개시에 걸쳐 설명된 예시적인 실시형태들의 요소들에 대한 모든 구조적 및 기능적 균등물들은 청구범위에 의해 포함되도록 의도된다. 더욱이, 본 명세서에 개시된 것은 그러한 개시가 청구범위에 명시적으로 언급되는지 여부에 관계없이 대중에게 전념되는 것으로 의도되지 않는다. 청구범위 요소가 "~하기 위한 수단" 이라는 문구를 사용하여 명시적으로 언급되지 않는 한, 또는 방법 클레임의 경우에는 청구범위 요소가 "~하기 위한 단계" 라는 문구를 사용하여 언급되지 않는 한, 35 U.S.C. §112(f) 조항 또는 해당 관할 지역의 유사 법에 따라 청구범위 요소가 해석되어서는 안된다.

Claims (31)

  1. 소켓을 갖는 적층 가공된 (additively manufactured) 노드; 및
    노드와 함께 공동-프린팅된 (co-printed) 하나 이상의 위치결정 피쳐들로서, 상기 하나 이상의 위치결정 피쳐들은 소켓에 부품의 단부 부분을 위치결정시키도록 구성된, 상기 하나 이상의 위치결정 피쳐들
    을 포함하고,
    상기 하나 이상의 위치결정 피쳐들은 복수의 변형가능한 미늘들 (barbs) 을 포함하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부품이 상기 소켓에 결합될 때에 상기 부품과 상기 소켓 사이의 갭을 유지하도록 상기 하나 이상의 위치결정 피쳐들은 상기 소켓 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 소켓을 갖는 노드를 적층 가공에 의해 프린팅하는 것;
    상기 노드와 함께 하나 이상의 위치결정 피쳐들을 공동-프린팅하는 것으로서, 상기 하나 이상의 위치결정 피쳐들은 상기 소켓에 부품의 단부 부분을 위치결정시키도록 구성되는, 상기 공동-프린팅하는 것
    을 포함하고,
    상기 하나 이상의 위치결정 피쳐들을 공동-프린팅하는 것은 복수의 변형가능한 미늘들을 공동-프린팅하는 것을 포함하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 소켓 내에 상기 하나 이상의 위치결정 피쳐들을 배치하는 것; 및
    상기 소켓에 상기 부품을 결합하는 것으로서, 상기 하나 이상의 위치결정 피쳐들은 상기 부품이 결합될 때에 상기 부품과 상기 소켓 사이에 갭을 유지하는, 상기 결합하는 것
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 부품을 상기 소켓 내의 적소에 고정하기 위해 상기 소켓 내에 접착제를 더 포함하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 변형가능한 미늘들의 각각은 상기 소켓 내의 상기 접착제를 경화시키기 전 또는 경화하는 동안 분리되도록 구성되는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 변형가능한 미늘들 중 하나 이상의 미늘은 상기 부품이 상기 소켓에 삽입될 때 구부러지도록 구성되는 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 부품을 상기 소켓 내의 적소에 고정하기 위해 상기 소켓 내에 접착제를 주입하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 소켓 내의 상기 접착제를 경화시키기 전 또는 경화하는 동안, 상기 복수의 변형가능한 미늘들 중 하나 이상을 분리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 부품을 상기 소켓에 삽입하는 단계로서, 상기 복수의 변형가능한 미늘들 중 하나 이상의 미늘은 상기 부품이 상기 소켓에 삽입될 때 구부러지는, 상기 삽입하는 단계를 더 포함하는 방법.
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