KR102612644B1 - 차량 서브 어셈블리 및 제조를 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

Abstract

차량 섀시가 제공된다. 차량 섀시는, 복수의 맞춤형 섀시 노드들 및 연결 튜브들로부터 형성되는 하나 이상의 차량 섀시 모듈들 또는 섀시 서브 구조물들을 포함할 수도 있다. 맞춤형 섀시 노드들 및 연결 튜브들은 하나 이상의 금속 및/또는 비금속 재료들로 형성될 수도 있다. 맞춤형 섀시 노드들은, 부가적 차량 패널들 또는 구조물들이 영구적으로 또는 제거가능하게 부착될 수 있는 연결 특성부들과 형성될 수도 있다. 차량 섀시 모듈들 또는 섀시 서브 구조물들은 일 세트의 미리 정해진 섀시 안전 또는 성능 특징을 가지는 차량 섀시를 제공하도록 교체가능하게, 제거가능하게 연결될 수도 있다.

Description

차량 서브 어셈블리 및 제조를 위한 시스템들 및 방법들

상호 참조

본 출원은 2014 년 7 월 2 일에 출원된 미국 가출원 제 62/020,084 호의 우선권을 주장하는, US 2016/0016229 로 현재 공개된, 2015 년 6 월 30 일에 출원된 미국 특허 출원 제 14/788,154 호의 일부 계속 출원이다. 이 출원은 또한 2015 년 8 월 31 일에 출원된 미국 가출원 제 62/212,556 호, 및 2015 년 11 월 13 일에 출원된 미국 가출원 제 62/255,372 호의 이익을 주장하고, 각각은 전부 본원에서 참조로 원용된다.

스페이스 프레임 및 모노코크 (monocoque) 구성은 모두 자동차, 구조, 선박, 및 많은 다른 용도에 사용된다. 스페이스 프레임 구성의 일례로는, 낮은 툴링 (tooling) 비용, 설계 가요성, 및 고효율 구조물들을 제조할 수 있는 능력의 장점으로 인해, 종종 저 체적과 고 성능의 차량 설계에 사용되는, 용접된 튜브 프레임 섀시 구성이 있을 수 있다. 이들 구조물들은 섀시의 튜브들이 매우 다양한 각도로 연결되도록 요구하고 다양한 튜브 기하학적 구조들을 수용하도록 동일한 연결 포인트를 요구할 수도 있다. 이러한 튜브 프레임 섀시의 연결을 위한 조인트 부재들의 전통적인 제조 방법들은 높은 장비 및 제조 비용을 초래할 수도 있다. 부가적으로, 모노코크 설계는 플레이너 (planer) 요소들을 사용할 때 설계 불가요성을 유발할 수도 있고, 또는 형상화된 패널들이 포함될 때 높은 툴링 비용을 유발할 수도 있다.

다양한 기하학적 파라미터들을 갖는 튜브들 및/또는 패널들을 연결하는 조인트들을 만들 수 있는 제조 방법의 필요성이 존재한다. 탄소 섬유 튜브들과 같은, 튜브들의 연결을 위한 조인트들을 3D 인쇄하는 방법이 본원에 제공된다. 부가적으로 본원에서는 알루미늄 허니콤 패널들과 같은 패널들의 연결을 위한 조인트들을 3D 인쇄하는 방법이 있다. 조인트들은 각각의 튜브 및/또는 패널 교점에서 기하학적 및 물리적 요건의 사양에 따라 인쇄될 수도 있다. 이러한 기하학적 및 물리적 요건은 안전 요건 및/또는 특성부들 (features) 을 포함할 수도 있다. 조인트들을 3D 인쇄하는 방법은 제조 비용을 감소시킬 수도 있고 쉽게 조정될 수도 있다.

본 개시에 설명된 3D 인쇄 방법은 다른 제조 방법들을 통하여 달성할 수 없는 조인트들에서 미세한 특성부들의 인쇄를 허용할 수 있다. 본 개시에 설명된 미세한 특성부의 예는 연결 튜브의 중심 및 인접한 조인트 돌출부의 중심이 동축을 이루도록 하는 센터링 특성부들일 수도 있다. 센터링 특성부들은 조인트의 내부 구역의 외부면과 연결 튜브의 내부면 사이에 간극을 제공할 수도 있고, 이 간극을 통하여 접착제가 적용될 수도 있다. 다른 예는, 조인트와 튜브 어셈블리를 바인딩하는 접착제를 도입하도록 장비에 연결할 수 있는 조인트에 니플들 (nipples) 이 인쇄될 수 있다.

본 발명의 양태들은 차량을 제조하는 방법에 관련될 수 있고, 상기 방법은 한 가지 이상의 안전 고려사항을 차량 섀시의 설계로 통합함으로써, 하나 이상의 연결 튜브들 또는 패널들 및 하나 이상의 조인트 부재들을 포함하는 차량 섀시를 설계하는 단계; 상기 하나 이상의 조인트 부재들에서 상기 하나 이상의 연결 튜브들 또는 패널들에 의해 가해질 응력 방향 및 크기 (magnitude) 를 결정하는 단계; 및 상기 하나 이상의 조인트 부재들을 제조하는 단계로서, 각각의 조인트 부재는 (1) 조인트 부재에서 하나 이상의 연결 튜브들 또는 패널들에 의해 가해질 응력 방향 및 크기를 지지하고, (2) 한 가지 이상의 안전 고려사항을 통합한 구성을 가지는, 상기 하나 이상의 조인트 부재들을 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명의 부가적 양태들은, 스페이스 프레임, 모노코크 구조물, 또는 이 둘의 혼성체를 형성하는 복수의 연결 튜브들 및/또는 패널들의 연결을 위한 조인트 부재를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은: 조인트 부재에 의해 연결될 복수의 연결 튜브들 및/또는 패널들 각각을 위한 상대 튜브 각도, 튜브 사이즈, 및 튜브 형상을 결정하는 단계; 조인트 부재에서 복수의 연결 구조 부재들에 의해 가해질 응력 방향 및 크기를 결정하는 단계; 및 (1) 각각의 조인트 부재에서 상대 튜브 또는 패널, 각도, 튜브 또는 패널 사이즈, 및 튜브 또는 패널 형상을 수용하고, (2) 복수의 연결 튜브들 또는 다른 구조 부재들, 예로 패널들에 의해 가해질 응력 방향 및 크기를 지지하는 구성을 가지는 조인트 부재를 3D 인쇄하는 단계를 포함한다.

일부 실시형태들에서, 스페이스 프레임은 3 차원 체적을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성된다. 복수의 연결 튜브들의 각각의 연결 튜브는 다른 평면을 따라 종방향 축선을 가질 수도 있다. 스페이스 프레임은 차량 섀시 프레임일 수도 있다.

방법은 조인트 부재의 적어도 일부에서 센터링 특성부들을 3D 인쇄하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다. 센터링 특성부들은 연결 튜브로 삽입되도록 구성된 조인트 부재의 조인트 돌출부에서 인쇄될 수도 있다. 센터링 특성부들의 특징은 조인트 부재에서 복수의 연결 튜브들에 의해 가해질 응력 방향 및 크기를 기반으로 결정될 수 있다. 조인트 부재에서 복수의 연결 튜브들에 의해 가해질 응력 방향 및 크기는 실험적으로 또는 계산으로 결정될 수도 있다.

본 발명의 부가적 양태는 복수의 연결 튜브들; 및 복수의 조인트 부재들을 포함하는 차량 섀시에 관한 것일 수도 있고, 각각의 조인트 부재는 3 차원 프레임 구조물을 형성하도록 복수의 연결 튜브들에서 적어도 서브세트의 복수의 연결 튜브들과 메이팅하도록 사이즈 및 형상이 정해지고, 복수의 조인트 부재들은 3D 인쇄기에 의해 형성된다.

일부 실시형태들에서, 연결 튜브가 조인트 부재에 메이팅될 때 조인트 부재가 연결 튜브의 내부면 및 외부면과 접촉하도록 복수의 조인트 부재들의 각각의 조인트 부재는 사이즈 및 형상이 정해진다. 선택적으로, 복수의 조인트 부재들의 적어도 하나의 조인트 부재는 조인트 부재의 3D 인쇄 중 형성된 내부 라우팅 (routing) 특성부들을 포함한다. 내부 라우팅 특성부들은, 3 차원 프레임 구조물이 형성될 때 차량 섀시를 통하여 유체를 수송하기 위한 통로들의 네트워크를 제공할 수도 있다. 내부 라우팅 특성부들은, 3 차원 프레임 구조물이 형성될 때 차량 섀시 전체에 전기 부품들을 통하여 전기를 수송하기 위한 통로들의 네트워크를 제공할 수도 있다.

복수의 조인트 부재들은 조인트 부재들의 3D 인쇄 중 형성된 마운팅 특성부들을 포함할 수도 있다. 마운팅 특성부들은 3 차원 프레임 구조물에서 패널들의 장착을 위한 패널 마운트들을 제공할 수도 있다.

본 발명의 부가적 양태에 따라 구조물을 형성하기 위한 시스템이 제공될 수도 있다. 시스템은: 구조물의 프레임을 형성하도록 복수의 조인트 부재들에 의해 연결될 복수의 연결 튜브들 각각에 대한 상대 튜브 각도, 튜브 사이즈, 및 튜브 형상을 나타내는 입력 데이터를 수용하는 컴퓨터 시스템으로서, 상기 컴퓨터 시스템은 복수의 조인트 부재들에서 복수의 연결 튜브들에 의해 가해질 응력 방향 및 크기를 결정하도록 프로그래밍되는, 상기 컴퓨터 시스템: 및 (1) 각각의 조인트 부재에서 상대 튜브, 각도, 튜브 사이즈, 및 튜브 형상을 수용하고, (2) 복수의 연결 튜브들에 의해 가해진 응력 방향 및 크기를 지지하는 사이즈 및 형상을 가지는 복수의 조인트 부재들을 만들도록 구성된 컴퓨터 시스템과 통신하는 3D 인쇄기를 포함할 수도 있다.

일부 경우에, 구조물의 프레임은 3 차원 체적을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 복수의 조인트 부재들은 3D 인쇄기에 의해 형성된 조인트 부재의 적어도 일부에 센터링 특성부들을 추가로 포함할 수도 있다. 센터링 특성부들은 연결 튜브로 삽입되도록 구성된 조인트 부재의 조인트 돌출부에 인쇄될 수도 있다. 센터링 특성부들의 특징은 각각의 조인트 부재에서 복수의 연결 튜브들에 의해 가해질 응력 방향 및 크기를 기반으로 결정될 수도 있다.

본 발명의 다른 양태에서는, 차량용 구조물이 제공된다. 구조물은 허니콤 형상의 내부 구조물들을 가지는 복수의 패널들 또는 튜브들; 및 복수의 조인트 부재들로서, 각각의 조인트 부재는 3 차원 구조물을 형성하도록 적어도 서브세트의 복수의 패널들 또는 튜브들과 메이팅하도록 구성되는, 상기 복수의 조인트 부재들을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 상기 내부 구조물들은 3D 인쇄에 의해 형성된다. 일부 경우에, 조인트 부재들은 또한 3D 인쇄에 의해 형성된다.

일부 실시형태들에서, 복수의 패널들 또는 튜브들을 포함하는 3 차원 구조물은 차량을 위한 안전 고려사항을 충족하도록 형성된다. 일부 경우에, 상기 복수의 패널들 또는 튜브들 또는 상기 복수의 조인트 부재들 중 적어도 하나는 한계력을 초과하는 차량의 충돌시 제어되고 지시된 (directed) 방식으로 파괴 또는 변형되도록 설계된다.

일부 실시형태들에서, 복수의 튜브들은 적어도 하나의 조인트 부재와 메이팅하도록 설계되고 만들어진다. 일부 실시형태들에서, 복수의 패널들 중 적어도 하나의 패널은 적어도 하나의 조인트 부재 또는 다른 패널과 연결되도록 마운팅 특성부들을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 적어도 서브세트의 3 차원 구조물은 제거가능하고 다른 세트의 부품들과 교체되어서 차량에 원하는 안전 또는 성능 특징을 제공한다.

본 발명의 부가적 양태에서, 차량 섀시 지지 부품이 제공된다. 차량 섀시 지지 부품은: 적어도 하나의 외부면; 상기 외부면에 의해 경계가 한정된 내부 안의 내부 구조물; 및 차량 섀시 지지 부품이 차량의 하나 이상의 다른 구조 부재들과 연결될 수 있도록 허용하는 하나 이상의 마운팅 특성부들을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 차량 패널의 내부 구조물은 3D 인쇄기에 의해 상기 적어도 하나의 외부면과 일체로 형성된다.

일부 실시형태들에서, 내부 구조물은 3 차원 허니콤 구조물들을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 지지 부품의 적어도 하나의 면은 차량 패널의 외부면을 형성하는 제 1 시트 및 제 2 시트를 포함하고, 상기 내부 구조물은 상기 제 1 시트와 상기 제 2 시트 사이에 있다. 일부 경우에, 차량 패널은 노드 부재들과 같은 기능 부품들을 수용하도록 삽입 특성부들을 추가로 포함할 수도 있다. 노드 부재들은 차량의 다른 부품들에 대한 패널의 위치를 결정하는데 사용될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 적어도 하나의 면은 차량 튜브의 외부면을 형성하도록 실린더형이고, 내부 구조물은 튜브 내에 있다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 구조 부재들은 차량 섀시 지지 부품과 메이팅되도록 하나 이상의 연결 특성부들을 가지는 적어도 조인트 부재를 포함한다. 적어도 하나의 조인트 부재는 3D 인쇄기에 의해 형성된다.

본 발명의 또다른 관련된 양태에서는, 차량을 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: 한 가지 이상의 안전 고려사항을 차량 섀시의 설계로 통합함으로써, (1) 하나 이상의 연결 튜브들 또는 패널들, 및 (2) 하나 이상의 조인트 부재들을 포함하는 차량 섀시를 설계하는 단계; 상기 하나 이상의 조인트 부재들에서 상기 하나 이상의 연결 튜브들 또는 패널들에 의해 가해질 응력 방향 및 크기를 결정하는 단계; 및 상기 하나 이상의 조인트 부재들을 제조하는 단계로서, 각각의 조인트 부재는 (1) 응력 방향 및 크기를 지지하고, (2) 한 가지 이상의 안전 고려사항을 통합한 구성을 가지는, 상기 하나 이상의 조인트 부재들을 제조하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 조인트 부재들을 제조하는 단계는 하나 이상의 조인트 부재들을 3D 인쇄하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 연결 튜브들 또는 패널들은 허니콤 구조물을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 조인트 부재는 한계력을 초과하는 차량의 충돌시 제어되고 지시된 방식으로 하나 이상의 연결 튜브들 또는 패널들, 또는 하나 이상의 조인트 부재들이 파괴 또는 변형되도록 구성된다.

본 개시의 부가적 양태들 및 장점들은 다음과 같은 상세한 설명으로부터 본 기술분야의 당업자들에게 쉽게 분명해질 것이고, 본 개시의 단지 예시적 실시형태들만 도시되고 설명된다. 실현되는 바와 같이, 본 개시는 기타 다른 실시형태들이 가능하고, 그것의 여러 세부사항들은 모두 본 개시에서 벗어나지 않으면서 다양한 분명한 면에서 수정 가능하다. 그러므로, 도면들 및 설명은 사실상 예시로서, 제한적으로 간주되어서는 안 된다.

본 명세서에서 언급된 모든 공개들, 특허들, 및 특허 출원들은, 각각의 개별 공개, 특허, 또는 특허 출원이 구체적으로 그리고 개별적으로 참조로 원용되는 것으로 나타나 있는 것과 동일한 정도로 본원에 참조로 원용된다.

본 발명의 신규한 특징들은 첨부된 청구항에서 상세하게 기술된다. 본 발명의 특징들 및 장점들은, 본 발명의 원리가 이용되는 예시적 실시형태들 및 첨부 도면들 (또한 본원에서는 "도면" 및 "도") 을 기술한 다음과 같은 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 이해될 것이다.

도 1a 는 3D 인쇄된 노드들에 의해 연결된 탄소 섬유 튜브들로부터 구성된 스페이스 프레임 섀시의 실시예를 도시한다.
도 1b 는 안전 특성부들이 포함되거나 바람직할 수 있는 스페이스 프레임 섀시의 실시예를 도시한다.
도 1c 는 복수의 섀시 모듈들로 구성된 개략적 차량 섀시의 실시예를 도시한다.
도 1d 는 하나 이상의 섀시 서브 어셈블리들로 만들어진 섀시 모듈의 서브 구조물의 실시예를 도시한다.
도 1e 내지 도 1k 는 차량 섀시 모듈들의 다양한 실시형태들을 도시한다.
도 1l 내지 도 1m 은 관형 및 패널 기반 응력 부재들을 연결한 실시예들을 도시한다.
도 2a 는 조인트들을 설계하고 만드는데 사용된 프로세스의 흐름도를 도시한다.
도 2b 는 조인트들을 설계하고 만드는데 사용된 프로세스의 흐름도의 부가적 실시예를 도시한다.
도 3 은 3D 인쇄기와 통신하는 컴퓨터를 도시한다.
도 4a 는 주어진 설계 모델의 어셈블리를 위한 인쇄된 조인트들을 생성하는데 설계 모델이 어떻게 사용될 수 있는지 나타내는 상세 흐름도를 도시한다.
도 4b 는 제조 프로세스에 대한 흐름도의 실시예를 도시한다.
도 4c 는 차체 제조 프로세스에 대한 흐름도의 실시예를 도시한다.
도 5 는 본원에서 설명한 방법을 사용해 인쇄된 조인트의 실시예를 도시한다.
도 6 은 튜브들에 연결된 조인트를 도시하고 여기에서 튜브들은 서로에 대해 비균등 (non-equal) 각도를 이룬다.
도 7 은 5 개의 돌출부들을 구비한 조인트를 도시한다.
도 8 은 비균등 단면 사이즈의 튜브들과 연결하도록 인쇄된 조인트를 도시한다.
도 9a 내지 도 9d 는 조인트들에서 인쇄된 센터링 특성부들의 실시예들을 도시한다.
도 10 은 조인트에서 예상 하중 또는 응력을 기반으로 센터링 특성부들을 선택하는 방법을 설명하는 흐름도를 도시한다.
도 11 은 조인트 돌출부의 단면도를 도시하고, 니플들이 조인트 돌출부의 측벽에서 내부 통로들에 연결된다.
도 12a 내지 도 12c 는 일체화된 구조 특성부들 및 전기 및 유체 라우팅을 위한 통로들을 가지고 인쇄된 조인트들을 도시한다.
도 13 은 조인트에 제공될 수 있는 구조 특성부의 실시예를 제공한다.
도 14 는 어떻게 다양한 크러쉬 구조물들이 제조되어 다양한 차량 부품들, 예로 노드, 튜브들, 또는 패널들에 부가될 수 있는지 도시한다.
도 15 는 차량의 하나 이상의 부품들에 제공될 수 있는 내부 기하학적 구성들의 실시예를 제공한다.
도 16a 및 도 16b 는 다양한 구성들을 사용한 패널들과 조인트들을 연결한 실시예들을 도시한다.
도 17a 내지 도 17g 는 다양한 차량 부품들, 예로 조인트들, 튜브들, 및/또는 패널들을 연결한 다양한 실시형태들을 도시한다.
도 18a 내지 도 18k 는 다양한 차량 부품들을 제조하기 위한 다양한 실시예들을 도시한다.

본 발명의 다양한 실시형태들이 본원에 도시되고 설명되었지만, 이러한 실시형태들은 단지 예로서 제공된다는 점이 본 기술분야의 당업자들에게 명백할 것이다. 본 발명에서 벗어나지 않으면서 본 기술분야의 당업자들은 수많은 변형, 변화, 및 치환을 생각할 수 있다. 본원에서 설명한 본 발명의 실시형태들의 다양한 대안예들이 이용될 수 있음을 이해해야 한다.

본 개시는 3D 인쇄와 같은 적층 (additive) 및/또는 절삭 (subtractive) 가공에 의해 조인트 부재를 제조하는 방법을 제공한다. 조인트 부재는, 경량의 스페이스 프레임의 구성에 사용될 수 있는 복수의 연결 튜브들의 연결을 제공하도록 구성될 수도 있다. 스페이스 프레임은 3 차원 체적을 가지는 프레임일 수 있다. 스페이스 프레임은 프레임을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 하나 이상의 패널들을 받아들일 수 있는 프레임일 수 있다. 스페이스 프레임의 일례는 차량 섀시일 수도 있다. 설명한 개시의 다양한 양태들은, 조인트/튜브 프레임 구성을 포함하는 그밖의 다른 구조물들 이외에 여기에서 확인된 임의의 용도에 적용될 수도 있다. 본 발명의 다른 양태들은 개별적으로, 집합적으로, 또는 서로 조합하여 인식될 수 있음을 이해할 것이다.

도 1a 는 본 발명의 실시형태에 따른 하나 이상의 노드들 (a.k.a. 조인트들) (102) 에 의해 연결된 연결 튜브들 (101a, 101b, 101c) 을 포함한 차량 섀시 (100) 를 도시한다. 각각의 조인트 부재는 중심 보디, 및 중심 보디로부터 연장되는 하나 이상의 포트들을 포함할 수 있다. 다중 포트 노드, 또는 조인트 부재는, 2 또는 3 차원 구조물을 형성하기 위해서, 탄소 섬유 튜브들과 같은, 튜브들을 연결하도록 제공될 수도 있다. 구조물은 프레임일 수도 있다. 일 실시예에서, 2 차원 구조물은 평면 프레임일 수 있고, 3 차원 구조물은 스페이스 프레임일 수 있다. 스페이스 프레임은 내부 체적을 둘러쌀 수도 있다. 일부 실시예들에서, 3 차원 스페이스 프레임 구조물은 차량 섀시일 수도 있다. 차량 섀시는 내부 공간을 둘러쌀 수 있는 길이, 폭, 및 높이를 가질 수도 있다. 차량 섀시의 길이, 폭, 및 높이는 연결 튜브의 두께보다 클 수도 있다.

차량 섀시는 차량의 골조를 형성할 수도 있다. 차량 섀시는 차량의 보디 패널들의 배치를 위한 구조물을 제공할 수도 있고, 여기서 보디 패널들은 차량 인클로저 (enclosure) 를 형성하는 도어 패널들, 루프 패널들, 바닥 패널들, 또는 그밖의 다른 패널들일 수도 있다. 또한 섀시는 휠들, 구동 트레인, 엔진 블록, 전기 부품들, 가열 및 냉각 시스템들, 좌석들, 또는 저장 공간을 위한 구조적 지지부일 수 있다. 차량은 적어도 약 1 명 이상, 2 명 이상, 3 명 이상, 4 명 이상, 5 명 이상, 6 명 이상, 7 명 이상, 8 명 이상, 10 명 이상, 20 명 이상, 또는 30 명 이상의 승객들을 운반할 수 있는 승용 차량일 수 있다. 차량들의 예로는 세단들, 트럭들, 버스들, 밴들, 미니밴들, 스테이션 왜건들, RV 들, 트레일러들, 트랙터들, 고-카트들 (go-carts), 자동차들, 기차들, 또는 모터사이클들, 보트들, 우주선, 또는 비행기들 (예컨대, 날개가 있는 항공기, 회전익 항공기, 글라이더들, 경항공기들 (lighter-than-air aerial vehicles)) 을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 차량들은 육상 차량들, 항공 차량들, 수상 차량들, 또는 우주 기반 차량들일 수도 있다. 임의의 유형의 차량 또는 차량 섀시에 대한 본원의 임의의 설명은 그밖의 다른 유형의 차량 또는 차량 섀시에 적용될 수도 있다. 차량 섀시는 차량 유형의 형태 인자에 부합하는 형태 인자를 제공할 수도 있다. 차량의 유형에 따라, 차량 섀시는 다양한 구성들을 가질 수도 있다. 차량 섀시는 다양한 레벨의 복잡성을 가질 수도 있다. 경우에 따라, 차량에 외부 골조를 제공할 수 있는 3 차원 스페이스 프레임이 제공될 수도 있다. 외부 골조는 3 차원 인클로저를 형성하기 위해서 보디 패널들을 받아들이도록 구성될 수도 있다. 선택적으로, 내부 지지부들 또는 부품들이 제공될 수도 있다. 내부 지지부들 또는 부품들은 스페이스 프레임의 하나 이상의 조인트 부재들로 연결을 통하여 스페이스 프레임에 연결될 수 있다. 다른 차량 섀시 구성들을 수용하도록 다중 포트 노드들 및 연결 튜브들의 다른 레이아웃이 제공될 수도 있다. 일부 경우에, 일 세트의 노드들은 단일 고유 (unique) 섀시 설계를 형성하도록 배치될 수 있다. 대안적으로 일 세트의 노드들의 적어도 서브세트는 복수의 섀시 설계들을 형성하는데 사용될 수 있다. 일부 경우에 일 세트의 노드들에서 적어도 서브세트의 노드들은 제 1 섀시 설계로 조립된 후 제 2 섀시 설계를 형성하도록 분해되어 재사용될 수 있다. 제 1 섀시 설계와 제 2 섀시 설계는 동일하거나 그것은 상이할 수 있다. 노드들은 2 또는 3 차원 평면에서 튜브들을 지지할 수도 있다. 예를 들어, 다중 프롱 (multi-prong) 노드는 동일한 평면 내에 모두 속하지 않는 튜브들을 연결하도록 구성될 수 있다. 다중 프롱 노드에 연결된 튜브들은 3 차원 방식으로 제공될 수도 있고 3 개의 직교 축선에 걸쳐 있을 수도 있다. 대안적 실시형태들에서, 일부 노드들은 2 차원 평면을 공유할 수 있는 튜브들을 연결할 수도 있다. 일부 경우에, 조인트 부재는 2 개 이상의 튜브들을 연결하도록 구성될 수 있고 2 개 이상의 튜브들에서 각각의 튜브는 다른 평면을 따라 종방향 축선을 갖는다. 다른 평면들은 교차 평면들일 수 있다.

차량의 연결 튜브들 (101a, 101b, 101c) 은 탄소 섬유 재료, 또는 그밖의 다른 이용가능한 복합 재료로 형성될 수도 있다. 복합 재료들의 예로는 고 모듈러스 탄소 섬유 복합재, 고 강도 탄소 섬유 복합재, 평직 탄소 섬유 복합재, 하네스 새틴직 탄소 복합재, 저 모듈러스 탄소 섬유 복합재, 또는 저 강도 탄소 섬유 복합재를 포함할 수도 있다. 대안적 실시형태들에서, 튜브들은 다른 재료들, 예로 플라스틱, 폴리머, 금속, 또는 금속 합금으로 형성될 수도 있다. 연결 튜브들은 강성 재료들로 형성될 수도 있다. 연결 튜브들은 하나 이상의 금속 및/또는 비금속 재료들로 형성될 수도 있다. 연결 튜브들은 다양한 치수들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 다른 연결 튜브들은 다른 길이를 가질 수도 있다. 예를 들어, 연결 튜브들은 대략적으로 약 1 인치, 3 인치, 6 인치, 9 인치, 1 피트, 2 피트, 3 피트, 4 피트, 5 피트, 6 피트, 7 피트, 8 피트, 9 피트, 10 피트, 11 피트, 12 피트, 13 피트, 14 피트, 15 피트, 20 피트, 25 피트, 또는 30 피트의 길이를 가질 수도 있다. 경우에 따라, 튜브들은 동일한 직경, 또는 다양한 직경들을 가질 수도 있다. 경우에 따라, 튜브들은 대략적으로 약 1/16", 1/8", 1/4", 1/2", 1", 2", 3", 4", 5", 10", 15", 또는 20" 의 직경들을 가질 수도 있다.

연결 튜브들은 임의의 단면 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어, 연결 튜브들은 실질적으로 원형 형상, 정사각형 형상, 난형 형상, 육각형 형상, 또는 임의의 불규칙한 형상을 가질 수도 있다. 연결 튜브 단면은 C-채널, I-빔, 또는 앵글과 같은 열린 단면일 수 있다.

연결 튜브들 (101a, 101b, 101c) 은 중공 튜브들일 수도 있다. 중공 부분은 튜브의 전체 길이를 따라 제공될 수도 있다. 예를 들어, 연결 튜브들은 내부면 및 외부면을 가질 수도 있다. 튜브의 내부 직경은 연결 튜브의 내부면에 대응할 수도 있다. 튜브의 외부 직경은 튜브의 외부 직경에 대응할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 내부 직경과 외부 직경 사이 차이는 약 1/32", 1/16", 1/8", 1/4", 1/2", 1", 2", 3", 4, 또는 5" 미만이거나 동일할 수도 있다. 연결 튜브는 2 개의 단부를 가질 수도 있다. 2 개의 단부는 서로 대향할 수도 있다. 대안적 실시형태들에서, 연결 튜브들은 3 개, 4 개, 5 개, 6 개 이상의 단부들을 가질 수도 있다. 차량 섀시 프레임은 노드들 (102) 과 연결된 탄소 섬유 튜브들을 포함할 수도 있다.

본 개시에 제공된 다중 포트 노드들 (102) (a.k.a. 조인트들, 조인트 부재들, 조인트들, 커넥터들, 러그들) 은 도 1 에 도시된 프레임과 같은 차량 섀시 프레임에 사용하기에 적합할 수도 있다. 섀시 프레임 (100) 에서 노드들은 섀시 설계에 의해 좌우된 튜브 각도에 맞도록 설계될 수도 있다. 노드들은 섀시의 신속한 저 비용의 조립을 허용하도록 원하는 기하학적 구조들로 사전 형성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서 노드들은 3D 인쇄 기법들을 사용해 사전 형성될 수도 있다. 3D 인쇄는 다른 프레임 구성들을 수용할 수도 있는 다수의 기하학적 구조들로 노드들이 형성될 수 있도록 허용할 수도 있다. 3D 인쇄는 노드들의 치수들을 포함하는 컴퓨터 생성 설계 파일을 기반으로 노드들이 형성될 수 있도록 허용할 수도 있다.

노드는 금속성 재료 (예컨대 알루미늄, 티타늄, 또는 스테인리스 강, 황동, 구리, 크로몰리 강, 또는 철), 복합 재료 (예컨대 탄소 섬유), 폴리머 재료 (예컨대 플라스틱), 또는 이 재료들의 일부 조합물로 이루어질 수도 있다. 노드는 분말 재료로 형성될 수 있다. 노드들은 하나 이상의 금속 및/또는 비금속 재료들로 형성될 수도 있다. 3D 인쇄기는 노드를 형성하도록 분말 재료의 적어도 일부를 용융 및/또는 소결할 수 있다. 노드는 실질적으로 강성 재료로 형성될 수도 있다.

노드는 노드에서 또는 그 가까이에서 적용된 응력을 지지할 수도 있다. 노드는 압축, 인장, 비틀림, 전단 응력 또는 이 응력 유형들의 일부 조합을 지지할 수도 있다. 노드에서 지지된 응력의 크기는 적어도 1 메가 파스칼 (㎫), 5 ㎫, 10 ㎫, 20 ㎫, 30 ㎫, 40 ㎫, 50 ㎫, 60 ㎫, 70 ㎫, 80 ㎫, 90 ㎫, 100 ㎫, 250 ㎫, 500 ㎫, 또는 1 ㎬ 일 수도 있다. 유형, 방향, 및 응력의 크기는 정적 (정적) 일 수도 있고 프레임에서 노드의 위치에 의존할 수도 있다. 또는 응력 유형, 방향, 및 크기는 동적일 수 있고 차량 운동의 함수, 예를 들어 노드에서의 응력은 차량이 언덕을 올라가고 내려갈 때 달라질 수 있다.

도 1b 는 안전 특성부들이 포함되거나 바람직할 수 있는 스페이스 프레임 섀시의 일 실시예를 도시한다. 일부 실시형태들에서 안전 요건을 충족시키도록 안전 특성부들이 스페이스 프레임에 내장되는 것이 바람직할 수도 있다. 안전 요건은 법적으로 의무화된 안전 요건일 수 있다. 예를 들어 관할 법령 (예컨대, 나라, 도, 지방, 주, 도시, 소도시, 마을) 은 한 가지 이상의 안전 요건을 서술할 수 있다. 안전 요건은 정부 기관 또는 다른 규제 조직에 의해 결정될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 안전 요건은 정부에 위임될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 안전 요건은 비정부 조직에 의해 결정될 수도 있다. 예를 들어, 민간 제 3 자가 한 가지 이상의 안전 요건을 결정할 수도 있다. 민간 제 3 자에 의한 한 가지 이상의 안전 요건은 선택적으로 정부에 의해 규정된 안전 요건보다 더 엄격할 수도 있다. 경우에 따라, 민간 제 3 자는 차량 섀시의 제조업체 또는 설계자일 수도 있다. 민간 제 3 자는 차량 섀시의 제조업체들 또는 설계자들의 그룹 또는 컨소시엄일 수도 있다. 안전 요건은, 차량 또는 차량 섀시가 안전한 것으로 간주되기 위해서 충족되어야 하는 하나 이상의 파라미터 또는 메트릭 (metric) 을 포함할 수도 있다.

안전 요건의 예는, 차량 승객들에게 해가 될 위험이 거의 없거나 전혀 없이 차량이 특정 유형의 충돌을 견딜 수 있어야 하는 것일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 복수의 패널들 또는 튜브들 또는 복수의 조인트 부재들 중 적어도 하나는 한계력을 초과하는 차량의 충돌시 제어되고 지시된 방식으로 파괴 또는 변형되도록 설계된다. 예를 들어, 크럼플 존 (151; crumple zone) 이 차량 섀시 (150) 에 제공될 수도 있다. 크럼플 존은 충돌 영향 일부를 흡수하도록 구성될 수도 있다. 차량 섀시의 크럼플 존은 충돌을 흡수하기 위해서 변형되도록 구성될 수도 있다. 크럼플 존들은 차량 섀시를 따라 어디에든 위치될 수도 있다. 경우에 따라, 크럼플 존들은 차량의 승객들로부터 더 멀리 있는 부분들에 위치될 수도 있다. 예를 들어, 크럼플 존들은 차량의 전방 또는 후방 부분에 위치될 수도 있다. 선택적으로, 크럼플 존들은 차량의 상부, 하부, 또는 측면 부분들에 위치될 수도 있다. 일부 영역들은 다른 충돌 시나리오들 (예컨대, 충돌의 크기 및/또는 방향) 로부터 다른 양의 에너지를 흡수하도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, 충돌이 제 1 한계 크기를 가질 때 제 1 크럼플 존은 구겨지도록 설계될 수도 있고, 충돌이 제 1 한계 크기보다 높은 제 2 한계 크기를 가질 때 구겨지도록 (그리고 선택적으로 충돌이 제 2 한계 크기 미만일 때 구겨지지 않도록) 제 2 크럼플 존이 설계될 수도 있다. 임의의 수의 다른 크럼플 존들 및/또는 등급 (gradations) 의 구김 한계들이 차량 전체에 제공될 수도 있다. 구김에 저항할 수 있는 차량의 하나 이상의 존들이 존재할 수도 있다.

크럼플 존들 및/또는 그밖의 다른 안전 특성부들은, 승객들이 착석할 수 있는 영역들과 같은 차량의 하나 이상의 영역들, 또는 보호될 부품들 (예컨대, 연료 탱크, 엔진, 고가의 부품들) 을 구비한 영역들을 보호하도록 구성될 수도 있다.

차량 섀시 (150) 는 하나 이상의 노드들 (153, 154) 및/또는 하나 이상의 연결 튜브들 (155a, 155b) 로 만들어질 수도 있다. 노드들 및/또는 연결 튜브들은 안전 요건을 준수하는데 도움이 될 수 있는 안전 특성부들을 포함할 수도 있다. 경우에 따라, 노드들 및/또는 연결 튜브들은, 본원의 다른 곳에서 더 상세히 설명하는 것처럼, 충돌의 영향을 흡수할 수 있는 특성부들을 포함할 수도 있다. 노드들 및/또는 연결 튜브들 그 자체가 구겨질 수도 있다. 다른 실시예들에서, 노드들 및/또는 연결 튜브들은, 원하는 방향으로 (예컨대, 충격을 흡수할 수 있지만 승객들에게 해를 끼치지 않을 수 있는 방식으로) 충돌시 이동할 수도 있고, 그리고/또는 섀시의 부분들 또는 차량의 나머지가 원치 않는 방향으로 (예컨대, 잠재적으로 승객들에게 해를 끼칠 수 있는 방식으로 승객들을 향하여) 이동하는 것을 방지할 수도 있는 섀시의 부분들 또는 차량의 나머지를 가이드하도록 구성될 수도 있다. 하나 이상의 보디 패널들 또는 차량의 다른 부품들은 안전 특성부들을 또한 포함할 수도 있다. 예를 들어, 보디 패널들은 에너지 흡수 또는 구김 특성부들을 포함할 수도 있고, 또는 충돌 또는 구김 에너지를 흡수하는 특성부들에 연결될 수도 있다.

안전 요건의 예로는 승객들에게 해가 될 위험이 거의 없거나 전혀 없이 미리 정해진 각도로 미리 정해진 속도에서 충돌을 견딜 수 있는 능력을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 안전 요건의 다른 예로는 충돌의 경우에 연료 탱크에 거의 손상을 미치지 않거나 손상을 미치지 않을 수도 있다. 안전 요건은, 차량의 결함 또는 오작동을 나타낼 수 있는 임의의 조건이 검출될 때 경고를 제공할 수 있는 능력을 포함할 수도 있다. 안전 요건은 파편을 날릴 위험이 거의 없거나 전혀 없을 수 있다. 안전 요건은 충돌한 경우에 승객들을 보호하거나 구속할 수 있는 에어백들 또는 다른 특성부들을 포함할 수도 있다.

노드들 및/또는 튜브들로부터 차량 섀시의 조립은 다양한 방법들을 사용해 노드들 및 대응하는 튜브들을 연결하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 튜브들은 노드의 각각의 수용기 포트들에 끼워맞추어질 수 있고 그 후 하나 이상의 튜브들은 선택적으로 접착제의 보조로 노드에 부착된다. 조립시 접착제를 사용해 노드와 튜브들을 함께 부착하는 것 (예컨대, 노드와 튜브들을 함께 접착제로 붙이는 것) 은 유리하게도 경량의 구조물을 제공할 수도 있다.

일부 대안적 실시형태들에서, 튜브들 및 노드들은 (예컨대, 접착제의 보조로) 사전 부착된 후 하나 이상의 패스너들, 예로 스크류들, 볼트들, 너트들, 또는 리벳들을 사용해 함께 연결될 수도 있다. 예를 들어, 튜브는, 자체 사전 부착된 튜브를 가질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있는, 다른 노드 부품에 체결될 수도 있는 노드의 부품 (또는 부분) 에 사전 부착 (예컨대, 사전 접착) 될 수도 있다. 튜브는 단일 단부 또는 다수의 단부들에서 노드 부품에 사전 부착될 수도 있다. 차량 섀시의 조립 전 사전 부착이 발생할 수도 있다. 예를 들어, 그것은 조립 위치와 분리된 위치에서 사전 조립될 수도 있다. 그것은 제조 현장에서 사전 조립될 수도 있다. 그것은 추후에 조립 현장으로 수송될 수도 있고 노드 부품들은 함께 체결될 수도 있다. 대안적으로, 튜브들은 조립 현장에서 노드 부품들에 부착될 수도 있고 그 후 노드 부품들은 함께 체결 (예컨대, 볼트 고정) 될 수도 있다. 노드 부품들간 체결은 노드 부품들이 상대적으로 서로 체결되도록 허용할 수도 있다. 하나 이상의 패스너들은 제거가능할 수도 있다. 추가 세부사항은 본원의 다른 곳에서 고려될 수 있다.

대안적으로 또는 부가적으로, 섀시의 조립은 노드들과 튜브들을 연결하기 위해서 접착제 기법들 및/또는 체결 기법들의 조합을 이용할 수도 있다. 노드들 일부 또는 전부는 단일 일체 피스로서 형성될 수도 있고 또는 서로 체결될 수도 있고 선택적으로 서로 제거가능할 수도 있는 다수의 부품들을 포함할 수도 있다.

하나 이상의 튜브들을 노드들에 부착하기 위해서 접착제를 사용할 때, 그것은 차량의 전체 중량을 감소시킬 수 있다. 하지만, 충돌 또는 부품 고장으로 인해 차량의 특정 부분이 교체될 필요가 있을 때, 전체 구조물을 버리지 않으면서 특정 부분만 교체하거나, 특정 부분을 단독으로 제거하는 것이 어려울 수도 있다. 노드 부품들이 하나 이상의 패스너들의 보조로 서로 부착되는 기법을 사용하면 필요에 따라 차량 섀시의 분해를 가능하게 할 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 패스너들은 노드 부품들을 풀어줌으로써 노드 부품들이 서로에 대해 제거가능하도록 허용할 수도 있다. 그러면, 교체될 필요가 있는 차량 섀시의 부분은 기존의 차량 섀시 구조물에 체결될 수 있는 새로운 피스로 교환될 수 있다. 예를 들어, 차량의 특정 부분을 교체할 필요가 있을 때, 대응하는 튜브들과 노드들은 쉽게 분해될 수 있고, 새로운 교체 부분은 원 구조물에 체결 (예컨대, 볼트 고정, 스크류 고정, 리벳 고정, 클램핑, 맞물림) 될 수도 있다. 이것은 광범위한 가요성을 제공할 수 있고, 차량 섀시의 부분들은 단일 피스로부터 차량의 전체 섹션들까지 다양할 수도 있다. 예를 들어, 차량의 섹션이 충돌 (151) 시 구겨진다면, 전체 섹션은 차량 섀시로부터 분해되고 손상되지 않은 새로운 섹션으로 교체될 수도 있다. 경우에 따라, 차량의 이러한 섹션은 섀시 모듈, 섀시 서브 구조물, 섀시 서브 어셈블리, 또는 본원에서 검토된 차량 섀시의 그밖의 다른 부분일 수도 있다. 새로운 섹션이 사전 조립된 후 연결 포인트들에서 차량 섀시에 부착될 수도 있고, 또는 기존의 차량 섀시에 단편적으로 (piecemeal) 조립될 수도 있다. 이러한 가요성은 또한 차량의 용이한 업그레이드 또는 개조를 허용할 수도 있다. 예를 들어, 차량 섀시에 새로운 특성부가 가능하다면, 새로운 특성부가 차량에 설치되는 동안 원 섀시 대부분이 유지될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 차량의 특정 부분들/섹션들은 체결 기법들을 사용해 부착될 수 있고, 다른 부분들은 접착제를 사용해 부착된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 노드들 및 튜브들은 특정 섹션들 내에서 접착제를 사용해 부착될 수도 있고, 체결 기법들은 교차 연결을 위해 사용된다. 예를 들어, 교체 가능한 섹션 (예컨대, 크럼플 존) 내에서 노드들 및 튜브들은 접착제를 사용해 함께 부착될 수 있고, 교체 가능한 부분이 충돌시 파괴될 때 그것은 새로운 부분으로 쉽게 교체될 수 있도록 교체 가능한 섹션은 체결 기법들을 사용해 차량의 다른 부분들에 부착될 수도 있다. 튜브는 일체형 일 피스 노드에 접착된 일 단부를 가질 수 있고 반면에 다른 단부는 다른 노드 부품을 갖는 볼트 고정 섹션을 허용할 수 있는 다른 노드 또는 노드 부품에 접착된다. 노드는 하나의 수용기 포트에서 튜브에 접착되고 다른 수용기 포트에서 다른 튜브에 접착될 수 있고, 함께 체결될 수 있는 다수의 노드 부품들로 형성될 수도 있거나 그렇지 않을 수도 있다.

도 1c 는 복수의 섀시 모듈들 (예컨대, 섀시 모듈 (161, 162,. .., 168)) 에 의해 구성된 차량 섀시 (160) 의 실시예를 도시한다. 차량 섀시는 항공 차량, 수역 횡단 차량, 육상 차량, 또는 그밖의 다른 적합한 유형의 차량들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 임의의 유형의 차량들에 사용될 수도 있다. 개별 섀시 모듈은 서브 구조물, 섹션, 서브 섹션, 부품, 서브 부품, 모듈러 블록, 차량 섀시의 빌딩 블록, 및/또는 그것의 부품들/섹션들/부분들일 수도 있다. 예를 들어, 섀시 모듈은 바닥, 전방 패널, 후방 패널, 루프 패널, 필러 (pillar), 전방 윙, 대시 패널, 로커 패널, 항공 차량의 동체의 부분, 항공 차량의 노우즈 섹션, 데크의 섹션, 차량의 그밖의 다른 부품/섹션, 또는 그것의 부품들/섹션들/서브 부품들/서브 섹션들일 수도 있다. 다른 실시예에서, 크럼플 존은 복수의 섀시 모듈들 또는 단일 섀시 모듈을 포함할 수도 있다.

하나 이상의 개별 섀시 모듈은 차량으로부터 설계/성능 필요성을 기반으로 설계자 및/또는 사용자에 의해 결정/규정될 수도 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 개별 섀시 모듈은 제조업체에 의해 제조 프로세스, 예컨대, 개별 스테이지, 개별 단계, 제조 중 사용된 툴/장비/기계의 유형을 기반으로 결정될 수도 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 개별 섀시 모듈은 조립 기술자에 의해 다양한 조립 고려사항을 기반으로 결정될 수도 있다. 예를 들어, 특정 노드들, 커넥터들, 및/또는 패널들은 조립 현장에서 특정 섀시 모듈을 형성하도록 함께 조립될 수도 있다.

차량 섀시 또는 차량 섀시의 임의의 부품은 플러그 앤드 플레이 (plug and play) 방식으로 하나 이상의 섀시 모듈들로 제조될 수 있다. 예를 들어, 차량 섀시의 전방 부분 상의 하나 이상의 섀시 모듈들은 분리/분해될 수 있고, 다른 차량 섀시로부터 하나 이상의 섀시 모듈들은 전방 부분에 부착/조립될 수 있다. 사용자의 필요성을 기반으로 차량 섀시를 만들기 위해서 섀시 모듈들이 다른 유형의 차량들과 혼합되어 일치될 수 있도록 다른 유형의 차량들로부터 섀시 모듈들이 (예컨대, 호환가능한 인터페이스와) 상호교환성을 가질 수도 있다. 이것은 임의의 성능, 미적 특징, 및/또는 사용자가 가질 수 있는 다른 필요성을 기반으로 차량 섀시의 가요성 구성을 제공할 수 있다.

하나 이상의 차량 섀시 모듈들은 체결 기법들, 접착제, 또는 이의 조합들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 기법들을 사용해 차량 섀시를 형성하도록 조립될 수도 있다. 차량 충돌, 기계적 또는 전기적 오동작, 및/또는 섀시 모듈 업그레이드 또는 개조로 인해 하나 이상의 섀시 모듈들이 교체될 필요가 있을 때, 하나 이상의 섀시 모듈들은 쉽게 새로운 모듈들과 교환될 수 있다.

개별 차량 섀시를 제조하는데 사용된 섀시 모듈들이 서로 다른 구조물들, 형상들, 사이즈들, 재료들, 및/또는 기능들을 가질 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 개별 차량 섀시를 제조하는데 사용된 하나 이상의 섀시 모듈들은 동일한 반복 구조물들일 수 있다. 3D 인쇄 (또는 다른 제조 방법들) 에 대한 동일한 설계 패턴, 제조 방법과 조건, 및/또는 어셈블리 프로세스는 제조 비용을 절감하도록 이런 동일한 섀시 모듈들에 사용될 수 있다. 섀시 모듈들은 재구성가능할 수 있다. 예를 들어, 부분적으로 또는 완전히 섀시 모듈을 재성형하거나 재구성하는데 3D 인쇄, 압출, 주조, 또는 그밖의 다른 방법이 사용될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 섀시 모듈들은 재사용가능할 수도 있다. 예를 들어, 폐기 차량으로부터 하나 이상의 섀시 모듈들은 다른 차량들에서 재사용될 수도 있다.

섀시 모듈은 혼성 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어, 섀시 모듈은 복합 재료 (예컨대, 탄소 섬유), 금속 재료 (예컨대 알루미늄, 티타늄, 또는 스테인리스 강, 황동, 구리, 크로몰리 강, 철, 다른 금속 재료들, 또는 그로부터 형성된 합금), 폴리머 재료 (예컨대, 플라스틱), 또는 이의 조합물들과 같은 다른 유형의 재료들의 조합물로 형성될 수도 있다. 섀시 모듈은 하나 이상의 금속 및/또는 비금속 재료들로 형성될 수도 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 섀시 모듈은 접착제, 패스너들, 또는 다른 연결 방법들을 사용하는 것과 같은 다른 방법들의 조합을 이용해 형성될 수도 있다.

도 1d 는 하나 이상의 섀시 서브 어셈블리들로부터 만들어진 섀시 서브 구조물 (또는 섀시 모듈, 또는 섀시 모듈의 부분) 의 실시예를 도시한다. 섀시 서브 구조물은 차량 섀시의 고유 부분일 수 있다. 차량 섀시는 유사한 치수들 및/또는 구성들을 갖는 반복하는 섀시 서브 구조물들로부터 구성될 수 있다.

섀시 서브 구조물은 혼성 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어, 섀시 서브 구조물은 복합 재료 (예컨대, 탄소 섬유), 금속 재료 (예컨대 알루미늄, 티타늄, 또는 스테인리스 강, 황동, 구리, 크로몰리 강, 철, 다른 금속 재료들, 또는 그로부터 형성된 합금), 폴리머 재료 (예컨대, 플라스틱), 또는 이의 조합물들과 같은 다른 유형의 재료들의 조합물로 형성될 수도 있다. 섀시 서브 구조물은 하나 이상의 금속 및/또는 비금속 재료들로 형성될 수도 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 섀시 서브 구조물은 접착제, 패스너들, 또는 다른 연결 방법들을 사용하는 것과 같은 다른 방법들의 조합을 이용해 형성될 수도 있다.

섀시 서브 어셈블리 (171) 는 체결 기법들, 접착제, 또는 이의 조합들을 사용해 커넥터 (예컨대, 튜브) (174) 를 하나 이상의 노드들 (예컨대, 조인트들) (172, 173) 에 함께 연결함으로써 형성될 수도 있다. 하나 이상의 섀시 서브 어셈블리들 (예컨대, 서브 어셈블리들 (174, 175)) 은 체결 기법들 (예컨대, 176), 접착제, 또는 이의 조합들을 사용해 섀시 모듈 또는 섀시 서브 구조물을 형성하는데 함께 연결될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 개별 섀시 서브 어셈블리는 체결 기법들 및/또는 접착제를 사용해 하나 이상의 커넥터들, 하나 이상의 노드들, 및/또는 하나 이상의 패널들에 의해 형성될 수도 있다. 최적화된 수의 섀시 모듈들 또는 섀시 서브 구조물들이 섀시 어셈블리를 위해 사용될 수 있도록 서브 어셈블리는 최소화된 또는 최적화된 수의 노드들을 포함하도록 결정될 수도 있다.

섀시 서브 어셈블리들은 유사한 치수 또는 구성을 갖는 반복 구조들을 가질 수 있다. 섀시 모듈 또는 섀시 서브 구조물은 유사한 섀시 서브 어셈블리들로부터 형성될 수도 있다. 섀시 모듈 또는 섀시 서브 구조물은 다른 서브 어셈블리들로부터 형성될 수 있다. 대안적으로, 섀시 모듈 또는 섀시 서브 구조물은 최적화된 설계 및 제조 프로세스들을 달성하도록 반복 구조와 상이한 구조를 갖는 서브 어셈블리들의 조합물들로부터 형성될 수 있다.

섀시 서브 어셈블리는 혼성 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어, 섀시 서브 어셈블리는 복합 재료 (예컨대, 탄소 섬유), 금속 재료 (예컨대 알루미늄, 티타늄, 또는 스테인리스 강, 황동, 구리, 크로몰리 강, 철, 다른 금속 재료들, 또는 그로부터 형성된 합금), 폴리머 재료 (예컨대, 플라스틱), 또는 이의 조합물들과 같은 다른 유형의 재료들의 조합물로 형성될 수도 있다. 섀시 서브 어셈블리는 하나 이상의 금속 및/또는 비금속 재료들로 형성될 수도 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 섀시 서브 어셈블리는 접착제, 패스너들, 또는 다른 연결 방법들을 사용하는 것과 같은 다른 방법들의 조합을 이용해 형성될 수도 있다.

도 1e 내지 도 1k 는 다양한 형상들 및 구성들을 갖는 차량 섀시 모듈들의 다양한 실시형태들을 도시한다. 도 1e 및 도 1f 는 하나 이상의 커넥터들 및 하나 이상의 노드들을 함께 연결함으로써 형성된 섀시 모듈들을 도시한다. 커넥터와 노드 사이 각도는 대략 90˚ 일 수도 있다. 도 1g 는 하나 이상의 커넥터들 및 하나 이상의 노드들을 연결함으로써 형성된 섀시 모듈을 도시하고, 여기에서 커넥터는 더 강한 구조물을 섀시 모듈에 제공하도록 직사각형 평면을 가로질러 비스듬하게 배치된다. 도 1h, 도 1i, 도 1j, 및 도 1k 는 하나 이상의 커넥터들, 하나 이상의 노드들, 및 하나 이상의 패널들을 함께 연결함으로써 형성되는 섀시 모듈들을 도시한다. 도 1j 는 커넥터들, 노드들, 및 패널들의 조합에 의해 형성된 섀시 모듈을 도시한다. 섀시 모듈은 중공 구조물을 가질 수도 있고, 하나 이상의 튜브들, 하나 이상의 노드들, 및/또는 하나 이상의 패널들은 구조적 지지 및/또는 다른 기능들을 제공하도록 중공 중심 내부에 형성될 수도 있다.

도 1l 내지 도 1m 은 관형 및 패널 기반 응력 부재들을 연결한 실시예들을 도시한다. 도 1l 은 노드가 튜브들 및 패널들을 연결하는데 사용되는 섀시 모듈의 일부를 도시한다. 하나 이상의 패스너들 (예컨대, 볼트들) 은 연결에 사용될 수도 있다. 도 1m 은 노드에 부착된 하나 이상의 플랜지들을 도시한다. 플랜지는 패스너들을 사용해 다른 부품들 (예컨대, 노드들 및/또는 패널들) 을 연결하기 위해 사용된 하나 이상의 홀들을 가질 수도 있다. 플랜지들은 접착제 및/또는 체결 기법들을 사용해 노드에 부착될 수도 있다. 섀시 모듈은 튜브들에 연결된 튜브들, 패널들에 연결된 튜브들, 패널들에 연결된 패널들, 및 이의 조합들의 하나 이상의 구성을 가질 수 있다.

섀시 모듈은 도 1e 내지 도 1m 에 열거된 것들과 다른 임의의 형상들, 구조들, 치수들, 및/또는 구성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 섀시 모듈은 피라미드 형상, 삼각형 형상, 정사각형 형상, 사다리꼴 형상, 및/또는 그밖의 다른 형상의 2D 구조물 또는 3D 구조물을 가질 수 있다. 섀시 모듈들은 유사한 치수 및/또는 구성을 가지는 반복 구조물들일 수 있다. 섀시 모듈들은 다른 유형의 차량들 중에서 교환가능할 수 있는 인터페이스들을 가질 수 있다.

도 2a 는 스페이스 프레임에서 탄소 섬유 튜브들과 같은 연결 튜브들을 위한 3D 인쇄 조인트 부재들을 위한 방법을 설명하는 흐름도를 도시한다. 이런 방법에서 섀시 설계 모델이 선택된다 (201). 섀시 설계 모델은 새로운 설계 또는 이전에 사용된 설계 또는 일반 스톡 설계 (common stock designs) 를 포함할 수 있는 라이브러리에 저장된 설계일 수도 있다. 섀시 설계는 3D 인쇄 프로세스로 조인트들을 형성하는 사용자에 의해 또는 조인트들을 형성하는 사용자와 다른 사용자에 의해 생성될 수 있다. 섀시 설계는 편집 가능할 수 있다. 섀시 설계는 온라인 시장을 통하여 이용가능하게 될 수 있다. 선택된 섀시 설계로부터 튜브 사양 (예컨대 내부 및 외부 직경, 튜브 단면, 및 연결 포인트들에서 서로에 대한 튜브들의 각도) 이 결정된다 (202). 다음에, 각각의 튜브 연결 포인트에서 동적 및 정적 응력이 결정된다 (203). 각각의 튜브 연결 포인트에서 동적 및 정적 응력은 계산 모델, 예를 들어 유한 요소 분석을 사용해 결정될 수 있다. 단계 (202) 및 단계 (203) 에서 결정된 물리적 및 구조적 특성을 사용해 조인트 (노드) 가 설계된다 (204). 끝으로 마지막 단계에서 조인트들은 이전 단계에 의해 결정된 사양에 따라 3D 인쇄기를 사용해 생성된다 (205). 2 개 이상의 조인트들이 동시에 형성될 수 있다. 대안적으로 조인트들은 하나씩 형성될 수 있다.

섀시 설계 모델은 임의의 이용가능한 구조적 설계 소프트웨어 프로그램, 예를 들어 AutoCAD, Autodesk, Solid Works, 또는 Solid Edge 에서 생성될 수 있다. 섀시 설계 모델은 스페이스 프레임 설계의 요건에 맞춘 간단한, 맞춤형 설계 툴에서 생성될 수도 있다. 이런 맞춤형 툴은 최소 세트의 입력 데이터 (예컨대, 주어진 노드로 진입하는 튜브들의 상대 각도) 로부터 전체 노드 기하학적 구조들을 자동으로 생성하도록 기존의 구조적 설계 소프트웨어와 인터페이싱할 수 있다. 섀시의 모델을 생성한 후 각각의 튜브 연결 포인트가 규정될 수도 있다. 튜브 연결 포인트들은, 2 개 이상의 튜브들을 연결하는데 조인트가 사용되는 위치일 수도 있다. 튜브 연결 포인트들의 특징은 모델에 의해 결정되고 설계에 필요한 조인트 구조물을 규정하는데 사용될 수도 있고, 예를 들어 튜브들의 개수, 튜브 치수들, 및 튜브들의 상대 각도들이 결정될 수도 있다. 각각의 조인트에서 튜브들의 개수는 섀시 모델로부터 결정될 수도 있고, 예를 들어 조인트는 2 개, 3 개, 4 개, 5 개, 6 개, 7 개, 8 개, 9 개, 또는 10 개의 튜브들을 연결할 수도 있다. 조인트 위치에서 각각의 연결 튜브의 직경 및 단면 형상이 모델로부터 결정될 수도 있다. 예를 들어, 조인트는 정사각형 튜브, 라운드형 튜브, 난형 튜브, 삼각형 튜브, 오각형 튜브, 육각형 튜브, 또는 불규칙 형상의 튜브를 연결할 수도 있다. 조인트에 연결된 튜브들은 모두 동일한 단면 형상을 가질 수도 있고 또는 그것은 달라질 수도 있다. 연결 튜브의 직경은 모델로부터 결정될 수도 있고, 연결 튜브는 적어도 약 1/16", 1/8", 1/4", 1/2", 1", 2", 3", 4", 5", 10", 15", 또는 20" 의 직경을 가질 수도 있다. 조인트에 연결된 튜브들은 모두 동일한 직경을 가질 수도 있고 또는 직경은 달라질 수도 있다. 각각의 조인트에서 튜브들의 상대 각도는 또한 섀시 모델로부터 결정될 수도 있다.

선택적으로, 사용자는 섀시 설계 일부를 설계하거나 설계가 준수할 사양을 제공할 수 있다. 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행된 소프트웨어는 섀시 나머지를 설계하거나 사양에 따라 섀시에 대한 세부사항을 제공할 수도 있다. 프로세서는 사람이 더 이상 개입할 필요 없이 설계의 적어도 일부를 생성할 수도 있다. 본원에 설명한 임의의 특성부들은 처음에 소프트웨어, 사용자, 또는 소프트웨어와 사용자 양자에 의해 설계될 수도 있다.

부가적인 구조적, 기계적, 전기적, 및 유체 부품들의 위치들은 또한 구조적 설계 소프트웨어로부터 결정될 수도 있다. 예를 들어 전단 패널들, 구조 패널들, 쇼크 시스템들, 엔진 블록, 전기 회로들, 및 유체 통로들의 위치는 위치계 소프트웨어에 의해 결정될 수도 있다. 조인트들이 구조적, 기계적, 전기적, 및 유체 부품들의 위치들과 통합될 수 있도록 조인트 설계를 규정하는데 섀시 모델이 사용될 수도 있다.

섀시 모델은 각각의 조인트에서 응력 방향 및 크기를 계산하는데 사용될 수도 있다. 응력은 선형 또는 비선형 응력 모델을 이용하는 유한 요소 분석을 사용해 계산될 수도 있다. 섀시가 고정되어 있는 동안 또는 섀시가 전형적 경로를 따라, 예를 들어, 직선, 곡선 궤적을 따라, 평활한 표면을 따라, 울퉁불퉁한 표면, 평평한 지형, 또는 구릉성 지형을 따라 이동하는 동안 조인트들 상의 응력이 계산될 수도 있다. 조인트 상의 계산된 응력은 전단, 인장, 압축, 비틀림 응력이거나, 응력 유형의 조합일 수 있다. 조인트들은 계산된 응력을 지지하는 설계 특성부들을 포함할 수도 있다. 조인트 상에 포함된 설계 특성부들은 특정 안전 표준을 준수하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어 조인트는 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50 의 안전 계수 내에서 계산된 응력을 견디도록 구성될 수도 있다. 조인트들은 진동하거나 쇼크 또는 충격을 받을 수 있는 프레임에 대해 튜브들을 지지하도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, 차량 섀시는 도로 위에서 구동될 수도 있고, 장기 진동을 경험할 수도 있다. 조인트들은 장기간 동안 진동에 의해 유발된 조인트에 가해진 힘과 응력을 견딜 수 있을 수도 있다. 다른 실시예에서, 차량이 다른 물체에 부딪친다면 차량은 충격을 경험할 수도 있다. 조인트들은 충격을 견디도록 설계될 수도 있다. 경우에 따라, 조인트들은 임의의 미리 정해진 정도까지 충격을 견디도록 설계될 수도 있다. 선택적으로, 조인트들이 미리 정해진 정도 이상 구성을 변형하거나 바꾸고 쇼크를 흡수하는 것이 바람직할 수도 있다. 조인트들은 다양한 프레임 사양 및 기준을 충족하도록 설계될 수도 있다. 일부 경우에, 조인트들은 소비자 및/또는 상용 차량들을 위한 주 또는 국가 안전 요건을 충족하는 섀시를 형성하도록 설계될 수도 있다.

도 2b 는 조인트들을 설계하고 만드는데 사용된 프로세스의 흐름도의 부가적 실시예를 도시한다. 전술한 대로, 섀시 설계가 선택될 수도 있다 (211). 섀시 설계는 스크래치로부터 생성될 수도 있고 또는 일 세트의 기존의 섀시 설계 모델로부터 선택될 수도 있다. 섀시 설계는 기존의 섀시 설계 모델로부터 수정될 수도 있다. 섀시 설계는 안전 고려사항 (216) 이 고려된다. 예를 들어, 섀시 설계를 형성할 때 법적 또는 민간 안전 요건과 같은 안전 요건이 고려될 수도 있다.

예를 들어, 섀시 설계를 보조할 수 있는 소프트웨어가 제공될 수도 있다. 사용자가 섀시 설계를 결정하도록 허용할 수 있는, 스크린 또는 다른 유형의 디스플레이 상의 그래픽 사용자 인터페이스와 같은 사용자 인터페이스가 제공될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 소프트웨어는 안전 요건에 액세스할 수도 있다. 예를 들어, 안전 요건은 소프트웨어의 로컬 메모리에 저장될 수도 있다. 안전 요건은 실시간으로, 주기적으로, 이벤트 구동 기준으로 업데이트될 수도 있다 (예컨대, 사용자가 요청할 때 소프트웨어에 의해 당겨지고, 예컨대, 새로운 안전 요건이 있을 때 소프트웨어에 의해 오프-보드 (off-board) 밀림). 대안적으로, 안전 요건이 오프-보드 저장될 수 있고 필요에 따라 소프트웨어에 의해 액세스가능할 수도 있다.

사용자가 섀시 설계를 형성하려고 시도할 때, 제안된 설계 또는 설계 특성부가 안전 요건을 준수하는지 여부를 결정할 수도 있다. 제안된 설계 또는 특성부가 안전 요건을 준수하지 않는다면, 사용자는 설계를 진행할 수도 있다. 제안된 설계 또는 특성부가 안전 요건을 준수하지 않는다면, 사용자는 안전 요건 비준수에 대해 경고를 받을 수도 있다. 경고는 선택적으로 설계 또는 특성부가 안전 요건을 준수하지 않는 이유 또는 그것이 준수하지 않는 안전 요건(들)에 대한 정보를 포함할 수도 있다. 경고는 선택적으로 안전 요건을 준수하도록 이루어질 수 있는 변화에 대한 제안을 포함한다. 사용자는 안전 요건을 준수하지 않는다면 설계 또는 특성부를 지속하도록 허용될 수도 있다. 예를 들어, 사용자는 임의의 비준수에 대해 경고받을 수도 있지만, 설계를 진행할 수도 있다. 대안적으로, 비준수시 사용자가 설계를 진행하도록 허용되지 않을 수도 있고 설계는 준수하는 이전 단계 또는 스테이지로 되돌아갈 수도 있다.

경우에 따라, 섀시를 설계하는 것은 반복적 프로세스일 수도 있다. 예를 들어, 초기 섀시 설계가 제공될 수도 있다. 다양한 충돌 또는 다른 안전 관련 시나리오들과 같은, 하나 이상의 차량 시나리오들은 초기 섀시 설계를 사용해 시뮬레이션될 수도 있다. 시뮬레이션 결과를 기반으로, 섀시 설계가 수정될 수 있다. 수정된 섀시 설계에서 추가 시뮬레이션이 발생할 수도 있다. 임의의 수의 설계 반복이 일어날 수 있다. 각각의 설계 및/또는 수정에 대해, 안전 고려사항이 고려될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 시뮬레이션은 충돌과 같은 시나리오 중 차량의 다양한 부품들이 어떻게 움직이거나 변형될 수 있는지 나타낼 수 있다. 차량의 부품들은, 차량의 다양한 부품들이 충돌 중 어떻게 움직일 수 있는지 본원의 전체 설계에 따라 설계될 수도 있다. 섀시 설계는 원하는 경우 다양한 영역에서 더 많은 에너지를 흡수하고 원하는 경우 다양한 영역에서 더 적은 에너지를 흡수함으로써 시나리오에 대해 원하는 결과를 제공할 수도 있다. 섀시 설계는 또한 다양한 부품들이 어떻게 시프트될 수 있는지 제어할 수 있고, 특정 부품들이 다양한 방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있고, 또는 원하는 방향으로 부품들을 가이드할 수 있다.

전술한 대로, 일단 섀시 설계가 얻어지면, 튜브 사양 (212) 뿐만 아니라 구조 요건 (213) 이 결정될 수 있다. 노드는 튜브 사양 및/또는 구조 요건을 기반으로 설계될 수도 있다 (214). 튜브 설계, 구조 설계, 및/또는 노드 설계는 안전 요건을 고려할 수도 있다. 섀시 설계에 통합된 안전 요건은 개별 부품 레벨까지 유지될 수 있다. 예를 들어, 튜브들 및/또는 노드들은 안전 요건을 충족하는 안전 특성부로서 기능할 수 있는 구조 특성부 또는 형상부를 가질 수 있다.

일단 노드가 설계되면, 노드가 제조될 수도 있다 (215). 노드는 3D 인쇄될 수 있고 또는 그밖의 다른 유형의 제조 프로세스를 거칠 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 제조 기법들의 다른 예로는 용접, 밀링, 압출, 몰딩, 주조, 또는 그밖의 다른 기법 또는 이의 조합들을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다.

최종 조인트 설계는, 임의의 성능 사양과 함께, 튜브 치수 및 형상 요건, 일체화된 구조의 위치, 기계적, 전기적 및 유체 부품들, 및 계산된 응력 유형과 크기에 의해 결정될 수도 있다. 도 3 은 필요한 사양을 충족하는 조인트의 계산 모델이 디바이스 (301) 상의 소프트웨어 프로그램에서 어떻게 전개될 수 있는지 다이어그램을 도시한다. 디바이스는 프로세서 및/또는 메모리를 포함할 수도 있다. 메모리는 코드, 로직, 또는 설계 단계 또는 계산과 같은 하나 이상의 단계를 수행하기 위한 명령을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함할 수 있다. 프로세서는 비일시적 컴퓨터 판독가능한 매체에 따라 단계들을 수행하도록 구성될 수도 있다. 디바이스는 데스크톱 컴퓨터, 셀, 스마트폰, 태블릿, 랩톱, 서버 또는 기타 유형의 계산 디바이스일 수도 있다. 디바이스는 3D 인쇄기 (302) 와 통신할 수도 있다. 3D 인쇄기 (302) 는 소프트웨어 프로그램에서 발생된 설계에 따라 조인트를 인쇄할 수 있다. 3D 인쇄기는 적층 및/또는 절삭 제조를 통하여 물체를 생성하도록 구성될 수 있다. 3D 인쇄기는 금속성, 복합 또는 폴리머 물체를 형성하도록 구성될 수 있다. 3D 인쇄기는 직접 금속 레이저 소결 (DMLS) 인쇄기, 전자 빔 용해 (EBM) 인쇄기, 융합 침적 모델링 (FDM) 인쇄기, 또는 폴리젯 (Polyjet) 인쇄기일 수도 있다. 3D 인쇄기는 티타늄, 알루미늄, 스테인리스 강, 구조 플라스틱, 또는 그밖의 다른 구조 재료로 만들어진 조인트들을 인쇄할 수도 있다.

3D 인쇄는 입력으로서 계산 또는 전자 모델을 기반으로 3 차원 구조를 만드는 프로세스를 포함할 수도 있다. 3D 인쇄기는 압출 침적, 과립 바인딩, 적층 또는 광조형을 포함하는 임의의 공지된 인쇄 기법을 사용할 수도 있다. 3D 인쇄의 일반 기법은 3 차원 물체의 설계를 일련의 디지털 층으로 나누는 것을 포함할 수 있고 그 후 물체가 완성될 때까지 인쇄기는 레이어 바이 레이어 (layer by layer) 형성할 것이다. 조인트들은 레이어 바이 레이어 방식으로 인쇄될 수 있고, 내부 및 외부 특성부들을 포함할 수 있는 다양한 기하학적 설계 및 상세한 특성부들을 수용할 수 있다.

3D 인쇄된 조인트들은 튜브들과 조립되어 프레임 구조물을 형성할 수도 있다. 설계는 추후 설계 변경을 수용하기 위해 유연할 수 있다. 예를 들어 설계 프로세스의 후반부에 설계에 지지 튜브가 부가되면, 부가적 지지 튜브를 수용하도록 부가적 조인트들은 신속하고 저비용으로 인쇄될 수 있다. 조인트들을 생성하기 위해 3D 인쇄기와 통신하는 컴퓨터 모델을 사용하는 방법은 다양한 기하학적 구조들이 저비용으로 신속하게 제조되도록 허용할 수도 있다.

3D 인쇄는 노드들 (예컨대, 조인트들), 커넥터들 (예컨대, 튜브들), 및/또는 패널들, 허니콤 구조물들, 및/또는 차량의 임의의 부분을 형성하는데 사용될 수 있다. 전술한 바와 같은 임의의 부품은, 노드, 커넥터, 패널, 크로스바들, 빔들, 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 그밖의 다른 유형의 구조물 또는 부품에 인쇄될 수 있다. 3D 인쇄기는 조인트들 사이 튜브들과 같은 커넥터들을 형성하는데 사용될 수 있다. 3D 인쇄기는 패널들 또는 패널들 상의 특성부들을 인쇄하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 차량 부분들은 패널들에서 허니콤 구조물들을 사용할 수도 있다. 본원에 검토된 바와 같은 3D 인쇄 기술은 또한 직접 허니콤 패널들 상에 그리고/또는 그 안으로 구조물들을 직접 인쇄하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 허니콤 패널은 하나 이상의 외부 시트들을 가질 수도 있다. 인쇄된 특성부들은 외부 시트들에 인쇄될 수도 있다. 대안적으로, 외부 시트의 일부가 제거되어서 (예컨대, 기계가공되거나, 그렇지 않으면 잘라내어서) 내부 허니콤 구조물을 노출시킬 수도 있다. 인쇄된 특성부들은 허니콤 구조물로 직접 인쇄될 수도 있다. 인쇄된 특성부들은 임의의 기능을 위해 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 인쇄된 특성부들은 하나 이상의 다른 부품들 (예컨대, 다른 패널들, 연결 튜브들, 조인트들, 등) 과 패널을 연결하는 것을 도울 수도 있다. 경우에 따라, 하나 이상의 노드들은 패널 상에 직접 인쇄되고 패널의 표면으로부터 연장될 수도 있다. 노드들은 외부 시트 또는 내부 허니콤 구조물, 또는 그것의 임의의 조합물에 인쇄될 수도 있다. 하나 이상의 다른 부품들은 접착제 (예컨대, 글루 (glue)), 패스너들 (예컨대, 볼트들), 또는 이의 조합들을 사용해 3D 인쇄된 노드들에 추가로 부착될 수도 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 차량의 임의의 부분을 제조하는데 다른 인쇄 기법들, 스탬핑, 벤딩, 압출, 주조, 및/또는 다른 제조 방법들이 사용될 수도 있다.

도 4a 는 전술한 방법의 상세 흐름도를 도시한다. 설명한 단계들은 단지 예로서 제공된다. 일부 단계들은 생략되거나, 순서가 뒤바뀌어 완료되거나, 다른 단계들과 교환될 수도 있다. 임의의 단계들은 하나 이상의 프로세서들의 보조로 자동으로 수행될 수도 있다. 하나 이상의 단계들은 사용자 입력 개입으로 수행될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 프로세스는 섀시 설계와 같은 프레임 설계를 선택하는 것을 포함하는 단계 (401) 로 시작하고, 설계는 저장된 설계의 라이브러리로부터 선택될 수도 있고, 또는 그것은 특정 프로젝트를 위해 개발된 신규한 설계일 수도 있다.

설계가 선택된 후, 다음 단계들은 프레임의 조인트들에 대한 구조적 필요성 또는 사양을 계산하는 것을 포함할 수 있는 402a, 402b, 402c 및/또는 402d 이다. 단계들 (402a 내지 402d) 은 임의의 순서로 완료될 수 있고, 모든 단계들 (402a 내지 402d) 이 완료될 수도 있고 또는 단지 일부 단계만 발생할 수도 있다. 단계 (402a)는 각 조인트에서 구조 하중을 계산하는 것을 포함한다. 구조 하중은 유한 요소 방법에 의해 결정될 수 있고, 전단 응력, 압축 응력, 인장 응력, 비틀림 응력, 또는 응력의 임의의 조합의 방향 및 크기를 포함할 수 있다. 차량이 운전중인 것으로 가정하거나 차량이 정지되어 있는 것으로 가정하여 응력은 계산될 수 있다. 이것은 또한 안전, 제조, 내구성 사양과 같은 임의의 성능 사양을 계산하는 것을 포함할 수도 있다. 단계 (402b) 는 차량 전체에 유체 및 전기 루트를 매핑하는 것이다. 유체 통로들의 예는 냉각제, 윤활, 환기, 공기 조절 및/또는 가열 덕트를 포함할 수도 있다. 소스로부터 시스템으로 전기적 라우팅을 요구할 수도 있는 전기 시스템의 예에는 오디오 시스템, 실내 조명 시스템, 옥외 조명 시스템, 엔진 점화 부품들, 온보드 네비게이션 시스템, 및 제어 시스템들을 포함할 수도 있다. 단계 (402c) 는 각각의 조인트에서 튜브 각도, 형상 및 사이즈의 결정이다. 단계 (402d) 에서 패널 및 서스펜션 연결부와 같은 구조 부품들이 매핑된다.

단계들 (402a 내지 402d) 에서 조인트 요구/사양의 계산 후에, 조인트 부재는 단계들 (403a 내지 403d) 에서 조인트 요구/사양을 수용하도록 설계될 수도 있다. 조인트 설계 방법은 단계들 (403a 내지 403d) 을 포함할 수도 있다. 단계들 (403a 내지 403d) 은 임의의 순서로 완료될 수 있고, 모든 단계들 (403a 내지 403d) 이 완료될 수도 있고 또는 단지 일부 단계만 발생할 수도 있다. 각각의 조인트에서 공지된 응력 프로파일은 조인트 (403a) 에 인쇄하도록 조인트의 벽 두께, 조인트 재료, 또는 필요한 센터링 특성부들을 결정할 수도 있다. 유체 및 전기적 루트들을 매핑한 후 대응하는 내부 라우팅 특성부들은 조인트들 (403b) 에 인쇄되도록 설계될 수도 있다. 조인트는 유체 및 전기적 경로들을 위한 별개의 내부 라우팅 특성부들을 가질 수도 있고 또는 조인트는 유체 및 전기적 통로들에 의해 공유된 하나의 라우팅 특성부를 가질 수도 있다. 튜브 각도, 형상, 및 사이즈를 결정한 후, 조인트는 다른 사양들을 충족하면서 필요한 튜브들을 수용할 수 있도록 설계될 수도 있다 (403c). 단계 (402d) 에서 결정된 맵을 사용해, 일체화된 연결 특성부들의 위치들은 조인트들에 인쇄되도록 설계된다 (403d). 이러한 설계 단계들은 순차적으로 또는 동시에 일어날 수도 있다. 다양한 조인트 설계 필요성은 인쇄를 위한 조인트를 설계할 때 함께 고려될 수 있다. 경우에 따라, 조인트 설계에 3D 인쇄 프로세스가 또한 고려될 수도 있다.

최종 단계 (404) 에서 일 세트의 인쇄된 조인트들은 단계 (401) 에서 선택된 프레임 어셈블리에 사용하기 위해 제조된다. 인쇄된 조인트들은 단계들 (403a 내지 403d) 의 집합적 고려 사항을 사용해 설계된 조인트에 따라 3D 인쇄될 수도 있다. 인쇄된 조인트들은 섀시의 조립을 완료하는데 사용될 수도 있다.

튜브들을 연결하기 위한 조인트들을 제조하도록 되어 있는 본원에 기술된 3D 인쇄 방법은 섀시를 조립하는데 필요한 시간을 감소시킬 수도 있다. 예를 들어 섀시를 설계하고 만드는 총 시간은 약 15 분, 30 분, 45 분, 1 시간, 2 시간, 3 시간, 4 시간, 5 시간, 6 시간, 7 시간, 8 시간, 9 시간, 10 시간, 12 시간, 1 일, 2 일, 3 일, 4 일, 5 일, 6 일, 1 주, 2 주, 3 주, 4 주, 또는 1 개월 이하일 수도 있다. 경우에 따라, 조인트 그 자체의 인쇄는 약 1 분, 3 분, 5 분, 10 분, 15 분, 20 분, 30 분, 40 분, 50 분, 1 시간, 1.5 시간, 2 시간, 2.5 시간, 또는 3 시간 이하 걸릴 수도 있다. 3D 인쇄 방법은 전형적 제조 방법보다 적은 툴들을 요구할 수 있기 때문에 섀시를 조립하는데 필요한 시간이 감소될 수도 있다. 본원에 설명한 방법에서, 단일 툴 (예컨대 3D 인쇄기) 은 다른 사양들 (예컨대, 사이즈/형상) 을 갖는 복수의 조인트들을 제조하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 모두 동일한 설계를 가지는 단일 3D 인쇄기를 사용해 일련의 조인트들이 인쇄될 수도 있다. 다른 실시예에서, 일련의 조인트들은 단일 3D 인쇄기를 사용해 인쇄될 수도 있고, 일련의 조인트들은 다른 설계를 갖는다. 다른 설계들이 모두 동일한 프레임 어셈블리에 속할 수도 있고, 또는 다른 프레임 어셈블리들을 위해 인쇄될 수도 있다. 이것은 현장에서 조인트 인쇄 작업을 스케줄링하는데 보다 높은 정도의 가요성을 제공할 수 있고, 제조업체가 지정된 목표를 달성하기 위해 조인트들의 제조를 최적화하도록 허용할 수도 있다. 일부 경우에, 3D 인쇄기는, 차량을 제조하는 현장으로 수송될 수 있도록 사이즈와 형상이 정해질 수 있다. 또한, 3D 인쇄는 조인트들의 품질 관리 또는 일관성을 높일 수 있다.

도 4a 에 의해 나타낸 제조 프로세스는 제조 시간 및 비용을 감소시킬 수 있다. 제조 시간 및/또는 비용은 하나 이상의 조인트들을 형성하는데 필요한 툴의 개수를 감소시킴으로써 감소될 수 있다. 조인트들 전부는 단일 툴, 3D 인쇄기로 형성될 수 있다. 유사하게, 제조 시간 및/또는 비용은 3D 인쇄기에 의해 제공된 다른 제조 기법들과 비교해 보다 높은 레벨의 품질 제어에 의해 감소될 수 있다. 예를 들어 전술한 방법을 사용해 조인트들을 제조하는 비용은 다른 방법들과 비교해 적어도 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 또는 90% 만큼 제조 비용을 감소시킬 수도 있다. 스페이스 프레임에서 튜브들을 연결하는 조인트들을 제조하기 위해 3D 인쇄의 사용은, 각각의 조인트를 위한 별개의 몰드 또는 툴을 요구하지 않으면서 각각의 조인트가 다른 형상 및 치수를 가질 수 있도록 허용한다. 조인트들을 위한 3D 인쇄 프로세스가 쉽게 조정될 수도 있다.

도 4b 는 제조 프로세스에 대한 흐름도의 실시예를 도시한다. 제조 프로세스는 섀시를 제조하기 위해 사용될 수도 있다. 섀시 설계의 도 4b 에서 임의의 실례는 섀시 모듈들 (예컨대, 도 1c 에서 검토), 섀시 서브 구조물들 (예컨대, 도 1d 에서 검토), 섀시 서브 어셈블리들 (예컨대, 도 1d 에서 검토), 및/또는 섀시의 다른 부분들/부품들을 설계 및/또는 제조를 위해 사용될 수 있다. 서브 어셈블리들은 섀시 모듈들을 형성하도록 조립될 수도 있다. 섀시 모듈들은 섀시를 형성하도록 추가로 조립될 수도 있다. 도 4b 에 도시된 프로세스의 최종 제품은 섀시 모듈, 섀시 서브 구조물, 섀시 서브 어셈블리, 및/또는 차량 섀시의 다른 부분들/부품들일 수 있다.

제조 프로세스는 설계 스테이지 및 제조 스테이지를 포함할 수도 있다. 설계 스테이지는 섀시 설계 (410) (또는 섀시 모듈 설계, 서브 어셈블리 설계, 서브 구조물 설계, 서브 섹션 설계, 등) 를 포함할 수도 있다. 섀시 설계는 커넥터 (예컨대, 튜브) 설계 (411) 및/또는 노드 (예컨대, 조인트) 설계 (412) 를 결정하는데 사용될 수도 있다. 다른 섀시 모듈들을 위한 서브 어셈블리들은 다른 설계들, 형상들, 구조들, 및/또는 재료들로 제조된 다른 개수의 노드들 및/또는 커넥터들을 가질 수도 있다. 다른 차량 섀시를 위한 섀시 모듈들은 다른 형상들, 구조들, 및/또는 어셈블리 프로세스들로 제조된 다른 개수의 서브 어셈블리들을 가질 수도 있다. 제조 스테이지는 커넥터 (예컨대, 튜브) 제조 (413) 및/또는 노드 (예컨대, 조인트) 제조 (414) 를 포함할 수도 있다. 커넥터들 및/또는 노드들은 함께 조립되어 서브 어셈블리, 섀시 모듈, 및/또는 섀시 (415) 를 형성할 수도 있다.

경우에 따라, 개별 노드는 별개의 노드 식별자로 할당될 수도 있고 개별 커넥터는 고유 커넥터 식별자로 할당될 수 있어서, 각각의 노드 및 각각의 커넥터는 설계, 제조, 조립, 선택적으로 재고 조사, 유지 보수, 고정, 교체, 스크래핑 및/또는 그밖의 다른 스테이지들에서 추적될 수 있다. 노드들 및 커넥터들로 형성된 서브 어셈블리는 다양한 차량의 제조 및/또는 사용 스테이지들에서 추적을 위해 서브 어셈블리 식별자로 할당될 수도 있다. 서브 어셈블리들로 형성된 섀시 서브 구조물은 다양한 제조 및/또는 사용 스테이지들에서 추적을 위해 섀시 서브 구조물 식별자로 할당될 수도 있다. 서브 어셈블리들로 형성된 섀시 모듈은 다양한 차량의 제조 및/또는 사용 스테이지들에서 추적을 위해 섀시 모듈 식별자로 할당될 수도 있다. 임의의 부품의 식별자는 바코드, QR 코드, 시리얼 번호, 일련의 문자, 숫자 및/또는 마크 또는 이들의 조합일 수도 있다. 식별자는 대응하는 부품에 스탬핑, 에칭, 각인, 접착 또는 인쇄될 수도 있다.

데이터베이스 (예컨대, 라이브러리, 차량 설계 리포지토리) 는 설계 스테이지 중 생성되고 사용될 수도 있다. 데이터베이스는 컴퓨팅 디바이스의 하나 이상의 비휘발성 메모리 상에 저장될 수도 있다. 데이터베이스는 사용자/설계자의 로컬 컴퓨팅 디바이스 상에 저장될 수도 있다. 데이터베이스는 또한 다양한 위치에서 다수의 사용자들에 의해 액세스할 수 있는 클라우드 인프라 (cloud infrastructure) 에 저장될 수도 있다. 개별 차량에 대해 설계되고 제조된 노드들 및 커넥터들, 섀시 서브 어셈블리들, 섀시 서브 구조물들, 섀시 모듈들, 및/또는 섀시가 데이터베이스에 기록될 수도 있다. 각각의 부품의 다양한 특징 및 대응하는 식별자들은 데이터베이스에 기록될 수도 있다. 이러한 데이터베이스는, 사용자가 다른 차량을 설계하고 제조하기 시작할 때 템플릿으로 사용될 수도 있다. 이러한 데이터베이스는 또한 이전에 제조된 차량을 유지 및/또는 업그레이드하기 위한 기준으로 사용될 수도 있다.

표 1, 표 2, 및 표 3 은 노드들, 커넥터들, 서브 어셈블리들, 및 섀시 모듈들을 가지고 다양한 특징의 차량들의 실시예들이다. 표에 열거된 한 가지 이상의 특징들은 다른 차량들을 제조하기 위해 또는 이전에 제조된 차량을 업그레이드하기 위해 데이터베이스 엔트리로서 기록될 수도 있다.

표 1 은 차량 섀시를 제조하는데 사용된 실시예이다.

표 2 는 섀시 모듈을 제조하는데 사용된 실시예이다.

표 3 은 노드들, 커넥터들 및/또는 패널들을 제조하는데 사용된 실시예이다.

섀시 설계 (410) 는 성능, 미적 특징, 안전, 및/또는 비용과 같은 하나 이상의 인자들을 포함할 수도 있다. 부가적 또는 대안적 인자들이 고려될 수도 있다. 성능은 승객 수나 승객을 위한 내부 공간, 운반할 하중, 저장 공간, 주행 거리, 공기 역학, 스티프니스, 비틀림, 마력, 모터 동력 또는 속도, 가속도, 전체 사이즈 및/또는 체적, 전체 중량, 내구성, 서스펜션 또는 그밖의 다른 인자들과 같은 인자들을 포함할 수도 있다. 미적 특징은 자동차의 시각적 외관, 자동차의 소리 또는 전체 느낌과 관련된 인자들을 포함할 수 있다. 본원의 다른 곳에서 더 상세히 설명한 대로, 안전은 차량에 의해 충족될 수 있는 한 가지 이상의 안전 요건 또는 메트릭과 관련될 수 있다. 안전은 수송 엔티티가 요구하는 임의의 규정을 준수하는 인자들을 포함할 수도 있다. 수송 엔티티는 국가 교통 안전 위원회 (NTSB), 연방 항공 관리국 (FAA), 해안 경비대, 국가 교통 안전 위원회, 교통부 및/또는 그밖의 다른 정부, 비정부, 규제 기관과 같은 정부 기관일 수 있다. 재료, 제조 또는 노동 비용과 같은 비용 고려 사항이 고려될 수 있다.

섀시 설계는 커넥터 설계 (411) 에 영향을 미칠 수도 있다. 앞서 검토한 대로, 커넥터들은 연결 튜브들을 포함할 수도 있다. 커넥터들에 대한 다양한 인자들은 섀시 설계 (예컨대, 섀시 설계의 임의의 인자들) 에 의해 영향을 받을 수도 있다. 예를 들어, 커넥터 사이즈, 형상 (예컨대, 단면 형상, 측면 형상), 재료들, (만약에 있다면) 내부 라우팅 특성부들, (만약에 있다면) 내부 구조물, (만약에 있다면) 내장 센서들, 또는 기타 인자들은 커넥터 설계를 위해 결정될 수도 있다. 커넥터 설계 인자들 중 하나 이상은 성능, 미적 특징, 안전, 또는 차량 비용에 의해 영향을 받을 수도 있다. 제조 방법들은 또한 설계 스테이지 중 선택될 수도 있다. 예를 들어, 노드, 커넥터, 패널, 서브 어셈블리, 섀시 모듈, 및/또는 섀시는 3D 인쇄, 스탬핑, 벤딩, 압출, 주조, 또는 이의 조합들을 사용해 제조되도록 선택될 수도 있다. 섀시를 제조하는데 다양한 제조 방법들의 조합들이 사용될 수도 있다. 가능한 커넥터 특성부들의 예들은 이하 더 상세히 추가로 제공된다.

섀시 설계는 또한 조인트 설계 (412) 에 영향을 미칠 수도 있다. 경우에 따라, 조인트 설계는 커넥터 설계를 기반으로 결정될 수도 있고, 또는 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 개별 커넥터 설계 및/또는 조인트 설계를 결정할 때 섀시 설계의 전체 형상이 고려될 수 있다. 조인트들에 대한 다양한 인자들은 섀시 설계 (예컨대, 섀시 설계의 임의의 인자들) 에 의해 영향을 받을 수도 있다. 예를 들어, 조인트 프롱들의 설계, 조인트 연결 특성부들, 조인트 센터링 특성부들, 재료들, (만약에 있다면) 내부 라우팅 특성부들, (만약에 있다면) 내부 구조물, (만약에 있다면) 내장 센서들, 또는 기타 인자들이 조인트 설계를 위해 결정될 수도 있다. 조인트 설계 인자들 중 하나 이상은 성능, 미적 특징, 안전, 또는 차량 비용에 의해 영향을 받을 수도 있다. 가능한 조인트 특성부들의 예들은 이하 더 상세히 추가로 제공된다.

커넥터는 설계된 대로 제조될 수도 있다 (413). 3D 인쇄, 편조, 복합물, 리소그래피, 용접, 밀링, 압출, 몰딩, 주조 또는 그밖의 다른 기법 또는 이의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 제조 기법이 커넥터에 사용될 수도 있다. 유사하게, 조인트는 설계된 대로 제조될 수도 있다 (414). 3D 인쇄, 편조, 복합물, 리소그래피, 용접, 밀링, 압출, 몰딩, 주조 또는 그밖의 다른 기법 또는 이의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 제조 기법이 커넥터에 사용될 수도 있다. 커넥터 제조 및 조인트 제조를 위해 다른 기법들이 사용될 수도 있다. 대안적으로, 커넥터 제조 및 조인트 제조를 위해 동일한 기법(들)이 사용될 수도 있다. 커넥터 및/또는 조인트 제조는 자동화 프로세스의 일부로서 발생할 수도 있다. 커넥터 및/또는 조인트 제조는 커넥터 설계 및/또는 조인트 설계를 도울 수도 있는 컴퓨팅 디바이스와 통신할 수도 있는 하나 이상의 기계들의 보조로 발생할 수도 있다. 컴퓨팅 디바이스와 제조에 사용되는 하나 이상의 기계들 사이에 직접 통신이 제공될 수도 있고, 또는 네트워크를 통해 간접 통신이 제공될 수도 있다. 경우에 따라, 커넥터 및/또는 조인트 제조 중 하나 이상의 수동 단계들이 발생할 수도 있다.

섀시 조립은 415 에서 발생할 수도 있다. 섀시 조립은 스페이스 프레임 섀시를 형성하도록 하나 이상의 조인트들에 대한 하나 이상의 커넥터들의 연결을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 접착제 또는 다른 기법들은 하나 이상의 조인트들에 하나 이상의 커넥터들을 영구적으로 부착하는데 사용될 수도 있다. 섀시 조립은 자동화 프로세스의 일부로서 발생할 수도 있다. 조립은 커넥터 설계 및/또는 조인트 설계를 도울 수도 있는 컴퓨팅 디바이스와 통신할 수도 있는 하나 이상의 기계들의 보조로 발생할 수도 있다. 컴퓨팅 디바이스와 조립에 사용되는 하나 이상의 기계들 사이에 직접 통신이 제공될 수도 있고, 또는 네트워크를 통해 간접 통신이 제공될 수도 있다. 경우에 따라, 조립 중 하나 이상의 수동 단계들이 발생할 수도 있다. 따라서, 안전을 포함할 수 있는 원래 섀시 설계 인자들을 고려할 수 있는 차량 섀시가 조립될 수도 있다.

도 4c 는 차체 제조 프로세스에 대한 흐름도의 실시예를 도시한다. 제조 프로세스는 설계 스테이지 및 제조 스테이지를 포함할 수도 있다. 설계 스테이지는 보디 설계 (420) 로부터 시작할 수도 있다. 보디 설계는 섀시 설계 (421) 및/또는 패널 설계 (422) 을 결정하는데 사용될 수도 있다. 보디 설계는 또한 섀시 모듈들 및/또는 서브 어셈블리들을 결정하는데 사용될 수도 있다. 제조 스테이지는 섀시 제조 (423) 및/또는 패널 제조 (424) 를 포함할 수도 있다. 설계 스테이지와 제조 스테이지는 또한 엔진, 연료 시스템, 전자장치, 센서들 등과 같은 차량의 다른 부품들 (426) 을 제조하는데 사용될 수도 있다. 경우에 따라, 노드들은 힘, 사용 상태, 압력, 온도, 및/또는 그밖의 다른 파라미터들을 검출하기 위한 센서들과 일체화된 스마트 노드들일 수도 있다. 차량이 비정상 상태를 가질 때 스마트 노드들은 경고를 보내는데 사용될 수도 있다. 스마트 노드들은 또한 차량의 부품들을 추적하는데 사용될 수도 있다. 섀시 및 패널 제조는 연속적으로, 동시에 발생할 수도 있고 그리고/또는 서로 일체화될 수도 있다. 섀시와 패널들은 차체 (425) 를 형성하도록 함께 조립될 수도 있다.

보디 설계 (420) 는 성능, 미적 특징, 안전 및/또는 비용과 같은 하나 이상의 인자들을 포함할 수도 있다. 부가적 또는 대안적 인자들이 고려될 수도 있다. 성능은 승객 수나 승객을 위한 내부 공간, 운반할 하중, 저장 공간, 주행 거리, 공기 역학, 스티프니스, 비틀림, 마력, 모터 동력 또는 속도, 가속도, 전체 사이즈 및/또는 체적, 전체 중량, 내구성, 서스펜션 또는 그밖의 다른 인자들과 같은 인자들을 포함할 수도 있다. 미적 특징은 자동차의 시각적 외관, 자동차의 소리 또는 전체 느낌과 관련된 인자들을 포함할 수 있다. 본원의 다른 곳에서 더 상세히 설명한 대로, 안전은 차량에 의해 충족될 수 있는 한 가지 이상의 안전 요건 또는 메트릭과 관련될 수 있다. 안전은 수송 엔티티가 요구하는 임의의 규정을 준수하는 인자들을 포함할 수도 있다. 수송 엔티티는 국가 교통 안전 위원회 (NTSB), 연방 항공 관리국 (FAA), 해안 경비대, 국가 교통 안전 위원회, 교통부 및/또는 그밖의 다른 정부, 비정부, 규제 기관과 같은 정부 기관일 수 있다. 재료, 제조 또는 노동 비용과 같은 비용 고려 사항이 고려될 수 있다.

섀시 설계 (421) 는 재료들, 구조물, 설계, 및/또는 연결 특성부들과 같은 하나 이상의 인자들을 포함할 수도 있다. 섀시 또는 그것의 구성요소들, 개별 커넥터들, 노드들, 서브 어셈블리들, 및/또는 섀시 모듈들을 제조하는 재료들에 대해서, 탄소 튜브 섬유를 사용하여 중량을 감소시킬 수도 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 알루미늄, 강, 철, 니켈, 티타늄, 구리, 황동, 은, 또는 이들의 임의의 조합물 또는 합금과 같은 금속 재료들은 변형 중 더많은 에너지를 흡수하여서 더 양호한 안전 및 다른 성능 특성부들을 제공하는데 사용될 수도 있다. 다양한 기법들은 섀시의 다른 부품들을 연결하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 접착제는 노드들과 커넥터들을 연결하는데 사용될 수도 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 체결 기법들은 섀시의 모듈들 또는 부품들을 바꾸기 위해 가요성을 제공하는데 사용될 수도 있다.

패널 설계 (422) 는 재료들, 구조물, 설계, 및/또는 연결 특성부들과 같은 하나 이상의 인자들을 포함할 수도 있다. 시트들은 섀시 중량을 감소시키기 위해서 탄소 섬유로 만들어질 수도 있다. 시트들은 대안적으로 또는 부가적으로 금속 재료들, 예로 알루미늄, 강, 철, 니켈, 티타늄, 구리, 황동, 은, 또는 이들의 조합물 또는 합금으로 만들어질 수도 있다. 금속 재료들을 사용한 장점들은 천공 저항성을 개선하는 것을 포함할 수도 있다. 패널들은 다양한 구조물들, 예로 본원에 검토한 바와 같은 플레인 (plain) 시트들, 허니콤, 허니콤 구조물, 골형 (bone) 구조물, 및/또는 그밖의 다른 적합한 2D 또는 3D 구조물들과 같은 내부 구조물들을 포함한 샌드위치형 시트들을 가질 수도 있다. 패널들은 감소된 양의 재료들, 중량 및 비용을 사용함으로써 향상된 강도를 허용하도록 허니콤 구조물들에 의해 형성될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 패널들은 시트들 사이에 허니콤 구조물들을 끼워 넣어서 형성될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 패널들은 본원에 추가로 설명된 골형 구조물과 같은 임의의 적합한 내부 구조물들을 포함하도록 형성될 수도 있다.

섀시 설계는 섀시 제조 (423) 에 영향을 미칠 수도 있다. 패널 설계는 패널 제조 (424) 에 영향을 미칠 수도 있다. 3D 인쇄, 편조, 복합물, 리소그래피, 용접, 밀링, 압출, 몰딩, 주조 또는 그밖의 다른 기법 또는 이의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 제조 기법이 섀시 및/또는 패널 제조에 사용될 수도 있다.

제조는 자동화 프로세스의 일부로서 발생할 수도 있다. 제조는 커넥터 설계 및/또는 조인트 설계를 도울 수도 있는 컴퓨팅 디바이스와 통신할 수도 있는 하나 이상의 기계들의 보조로 발생할 수도 있다. 컴퓨팅 디바이스와 조립에 사용되는 하나 이상의 기계들 사이에 직접 통신이 제공될 수도 있고, 또는 네트워크를 통해 간접 통신이 제공될 수도 있다. 경우에 따라, 조립 중 하나 이상의 수동 단계들이 발생할 수도 있다.

차체가 조립될 수도 있다 (425). 다양한 스테이지에서 조립은 대응하는 부품, 예컨대, 섀시 및/또는 패널을 위한 스페이스 프레임을 형성하도록 하나 이상의 조인트들로 하나 이상의 커넥터들의 연결을 포함할 수도 있다. 조립은 또한 패널들로 섀시의 연결을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 접착제 또는 체결 또는 다른 기법들을 사용해 하나 이상의 커넥터들을 하나 이상의 조인트들에 연결할 수도 있다. 조립은 자동화 프로세스의 일부로서 발생할 수도 있다. 조립은 커넥터 설계 및/또는 조인트 설계를 도울 수도 있는 컴퓨팅 디바이스와 통신할 수도 있는 하나 이상의 기계들의 보조로 발생할 수도 있다. 컴퓨팅 디바이스와 조립에 사용되는 하나 이상의 기계들 사이에 직접 통신이 제공될 수도 있고, 또는 네트워크를 통해 간접 통신이 제공될 수도 있다. 경우에 따라, 조립 중 하나 이상의 수동 단계들이 발생할 수도 있다. 따라서, 안전을 포함할 수 있는 오리지널 설계 인자들을 고려할 수 있는 차체가 조립될 수도 있다.

도 17a 내지 도 17g 는 조인트들, 튜브들, 및/또는 패널들과 같은 다양한 차량 부품들을 연결한 다양한 실시형태들을 도시한다. 도 17a 는 슬립-온 구조물 (1700) 을 사용해 노드 (1703) (예컨대, 조인트) 와 튜브 (1701) (예컨대, 커넥터) 를 연결한 실시예를 도시한다. 노드는 노드의 중공 중심을 통하여 삽입하도록 튜브를 위한 중공 구조물을 가질 수도 있다. 이 슬립-온 구조물은 연속 튜브 구조물이 노드를 통하여 연장되도록 허용할 수도 있다. 일부 경우에, 튜브가 노드를 통하여 삽입된 후, 접착제와 같은 부가적 고정 수단은 튜브와 노드 사이 커플링을 추가로 가능하게 하도록 적용될 수도 있다. 예를 들어, 노드는 인퓨전 (infusion) 밀봉을 위한 그루브들 (1705) 과 같은 구조물들을 포함할 수도 있다. 노드와 연결된 연속 튜브는 긴 치수에 대해 더 양호한 하중 경로와 개선된 공차 제어를 제공할 수도 있다.

도 17b 는 노드와 패널을 연결한 실시예를 도시한다. 노드는 노드의 보디로부터 연장되는 압출부들 (1709) 을 가질 수도 있고, 압출부들은 패널들과 맞물리는 연결 특성부들로서 기능할 수도 있다. 예를 들어, 패널 스킨 시트들 (1706) 은 노드의 압출부들과 맞물릴 수도 있다. 일부 경우에, 패널 스킨 시트들은 노드들과 맞물리도록 패널의 단부에서 플랜지들과 같은 압출 특성부들을 가지고 형성될 수도 있다. 패스너들 (1713) (예컨대, 볼트들, 스크류들, 리벳들, 클램프들, 인터록들) 은 노드와 패널을 고정 연결하는데 사용될 수도 있다. 패널은 허니콤 폼 또는 골형 구조물과 같은 다양한 내부 구조물들 (1707) 을 포함할 수도 있다. 다양한 내부 구조물들은 3D 인쇄를 이용해 제조될 수도 있다. 경우에 따라, 패널은 전단 패널들에 대한 리벳 고정을 가속화하도록 사전 드릴링될 수도 있다. 대안적으로, 연결부를 형성하도록 접착제가 압출부와 패널 스킨의 인터페이스에 적용될 수도 있다.

도 17c 및 도 17d 는 패널들 (1715) 과 튜브들 (1717) 사이의 원활한 연결의 실시예를 도시한다. 패널들은 하나 이상의 노드들 (1721) 을 통하여 튜브들에 연결될 수도 있다. 접착제 및/또는 패스너들 (fasters) 은 패널들과 튜브들을 연결하는데 사용될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 표준 또는 맞춤형 압출부들 또는 튜브들은 3D 인쇄, 편조, 복합물, 리소그래피, 용접, 밀링, 압출, 몰딩, 주조 또는 그밖의 다른 기법 또는 이의 조합들을 사용해 패널들로부터 직접 형성될 수도 있다. 두 개의 튜브들 사이에 강한 연결을 제공하기 위해서 튜브들에 노드들이 형성될 수도 있다. 노드들은 3D 인쇄, 용접, 압출, 몰딩, 주조, 또는 그밖의 다른 기법 또는 이의 조합들에 의해 형성될 수도 있다. 노드들은 다양한 구성으로 형성될 수도 있고, 예를 들어, 노드는 튜브와 연결하도록 큰 소켓 (1723) 을 가질 수도 있다. 노드는 또한 압출부들을 위한 패널 마운팅 플랜지들 (1725) 및 인터페이스들 (1727) 을 가질 수도 있다. 이러한 연결 방법들에 의해 제공되는 원활한 구조적 전이는 위치 정확도를 유지하면서 응력 집중을 줄일 수 있다.

도 17e 는 부가적인 피스들 없이 (예를 들어, 노드들을 사용하지 않으면서) 전단 패널 연결의 실시예를 도시한다. 두 개의 패널이 특정 각도로 서로 연결될 수도 있다. 각도는 예를 들어 5 도 ~ 175 도의 범위에 있을 수도 있다. 일부 경우에, 각도는 패널의 스킨 시트들로부터 연장된 플랜지들의 기하학적 구조에 의해 결정될 수도 있다. 패널은 허니콤 또는 2 개의 얇은 시트들 사이에 끼워진 골형 구조물을 포함한 샌드위치형 구조물을 포함할 수도 있다. 각 패널의 단부에서, 하나 이상의 플랜지들 (1729, 1731) 은 외부 또는 내부 시트로부터 연장되도록 형성될 수도 있다. 연장된 플랜지들은 특정 각도로 만곡될 수도 있다. 플랜지들은 패널의 플랜지를 다른 패널의 스킨 또는 시트와 연결하도록 패스너들을 적용하기 위한 홀들을 포함할 수도 있다. 2 개의 패널들을 연결하기 위해서 접착제와 같은 다양한 다른 커플링 수단이 적용될 수도 있다. 이 구조물은 보다 지속적인 응력 전파 및 감소된 부품 수를 허용할 수도 있다.

도 17f 및 도 17g 는 패널들의 내부 구조물들의 실시예들을 도시한다. 패널은 한 쌍의 얇은 시트들 (1733) 사이에 끼워진 내부 구조물 (예를 들어, 샌드위치 패널 코어) 을 포함할 수도 있다. 내부 구조물은 허니콤 구조물, 골형 구조물 (1735-2), 다공성 구조물 (1735-1), 사면체 브레이싱 (1735-4), 주상 (columnar) 구조물, 또는 그밖의 다른 적합한 구조물들을 포함할 수도 있다. 내부 구조물은 생체 모방형 구조물들을 포함할 수도 있다. 내부 구조물은 균등하게 분배될 수도 있고 또는 그렇지 않을 수도 있다. 예를 들어, 내부 구조물들의 형상들은 특정 위치에 로딩하기 위해 최적화될 수 있다. 일부 경우에, 내부 구조물들의 방향 및/또는 치수는 로딩 요건을 충족시키도록 설계될 수도 있다. 도 17g 에서, 폼 충전재를 갖는 허니콤 구조를 포함하는 패널이 2 장의 시트들 (1737) 사이에 형성될 수도 있다. 허니콤 구조물은 패널의 두께 방향으로 연장되는 벽들을 갖는 육각형 관형 셀들의 어레이를 포함할 수도 있다. 일부 경우에, 일부 셀들은 폼 재료로 충전될 수도 있다. 허니콤 구조물은 3D 인쇄를 사용해 형성될 수도 있다. 부착을 위해 허니콤 구조물 상에 강화된 특성부들 (예컨대, 하드 포인트) 이 인쇄될 수도 있다. 일부 경우에, 패널은 2 장의 스킨 시트들 사이에 포팅 또는 폼 (1739) 을 추가로 포함할 수도 있다. 일부 경우에, 내부 구조물들 사이 공간은 포팅 재료로 충전될 수도 있다. 일부 경우에, 강화된 특성부들 (예컨대, 하드 포인트들) 은 부착을 위해 허니콤 구조물 상에 인쇄될 수도 있다.

도 18a 내지 도 18l 은 다양한 차량 부품들을 제조하기 위한 다양한 실시예들을 도시한다. 도 18a 에 도시된 대로, 패널과 같은 차량 부품은 내부 허니콤 구조물들을 포함할 수도 있다. 패널은 평평한 플레이트 형상을 가질 수도 있다. 일부 경우에, 패널은 원하는 각도 (1807) 를 형성하도록 만곡될 수도 있다. 예를 들어, 내부 허니콤 구조물 (1801)의 일부분을 노출시키도록 패널의 일부분을 제거 (예를 들어, 긁어내거나 절단) 할 수도 있다. 패널은 원하는 각도 (1803) 를 형성하도록 만곡될 수도 있다. 제거된 영역 (1801) 의 치수는 형성된 각도 (1807) 와 기하학적 관계를 가질 수도 있다. 예를 들어, 형성된 각도 주변의 아크 길이는 제거된 영역의 폭에 대응할 수도 있다. 패널은 예로 5 도 ~ 175 도의 임의의 범위의 각도로 만곡될 수도 있다. 일부 경우에, 각도 (1805) 는 노드 (1807) 의 기하학적 요건에 맞도록 설계될 수도 있다. 노드는 패널 마운팅 플랜지들 (1809) 또는 다른 적합한 연결 구조물들을 포함하도록 3D 인쇄를 사용해 제조될 수도 있다. 일부 경우에, 노드는 벤딩 패널에 맞도록 2 개의 마운팅 플랜지들 (1809) 을 포함할 수도 있다. 노드는 접착제 및/또는 패스너들 (예컨대, 볼트들, 스크류들, 리벳들, 클램프들, 인터록들) 을 사용해 패널에 부착될 수도 있다. 노드는 접착제 또는 패스너들 (easterners) 과 같은 임의의 적절한 커플링 수단을 사용하여 플랜지들과 패널 사이 메이팅 면을 통해 벤딩 패널에 결합 될 수도 있다. 벤딩 패널이 노드를 통하여 다른 차량 부품들과 연결되도록 노드는 연결 튜브들을 추가로 수용하거나 다른 차량 부품들 (예컨대 패널들) 에 결합하도록 구성될 수도 있다.

도 18b 에서, 패널 (1811) 은 또한 패널 장착 구조물들을 사용해 노드에 부착될 수도 있다. 본원의 다른 곳에서 설명된 바와 같은 다양한 커플링 수단은 노드 (1813) 의 연결 구조물 (예를 들어, 플랜지들) 에 장착 구조물을 결합하는데 사용될 수도 있다. 일부 경우에, 압출부들 (1815) 은 또한 허니콤 구조를 가지는 패널을 연결하도록 형성될 수도 있다. 압출부들은 3D 인쇄 또는 압출과 같은 다양한 제조 기술을 사용해 형성될 수도 있다. 접착제, 및/또는 패스너들 (예컨대, 스크류들, 리벳들) 과 같은 다양한 커플링 수단은 압출부를 노드 및 패널들에 결합하는데 사용될 수도 있다. 압출부들은 패널들과 맞물리도록 연결 특성부들로서 기능할 수도 있다. 예를 들어, 패널 스킨들은 노드의 압출부들과 맞물릴 수도 있다. 압출부들은 금속, 플라스틱, 복합재 (예컨대, 탄소 튜브들), 또는 그밖의 다른 적합한 재료들을 사용해 형성될 수도 있다.

도 18c 내지 도 18e 는 섀시 모듈과 같은 차량 부품을 형성하는 실시예를 도시한다. 도 18c 에서, 샌드위치 패널 (예컨대, 시트) 은 허니콤, 폼, 골, 또는 다른 내부 구조물들을 포함할 수도 있다. 샌드위치 패널들은 컴퓨터 수치 제어 라우팅을 사용하여 사전 절단될 수도 있다. 예를 들어, 패널은 원하는 형상 및 기하학적 구조를 형성하도록 3 또는 5 축 기계가공될 수도 있다. 패널은 인터록 특성부들을 가질 수도 있고 또는 가지지 않을 수도 있다. 패널은 금속 (예컨대, 알루미늄, 강, 등), 플라스틱, 복합재, 또는 그밖의 다른 적합한 재료들을 사용해 형성될 수도 있다. 다른 부품들을 삽입하기 위한 하나 이상의 스폿들 (1819) 이 표시될 수도 있다. 도 18d 에서, 하나 이상의 노드들 (1821) 은 패널에 연결될 수도 있다. 하나 이상의 노드들은 3D 인쇄를 사용해 형성될 수도 있다. 접착제 및/또는 패스너들과 같은 다양한 커플링 수단은 노드를 패널에 결합하는데 사용될 수도 있다. 노드들은 다른 패널들을 연결하는데 사용될 수도 있다. 일부 경우에, 노드들은 구조 부재들을 지지하는데 사용될 수도 있다. 노드들은 서스펜션 픽업 포인트와 같은 다른 구조 부재들에 대한 패널의 위치를 결정할 수도 있다. 다른 패널들에 결합되도록 구성될 수도 있는 패널의 인터페이스 에지들 (1823) 에 접착제가 부가될 수도 있다. 도 18e 에서, 하나 이상의 패널들 (1825) 은 인터페이스 에지에서 샌드위치 패널에 부착될 수도 있다. 하나 이상의 추가된 패널들은 접착제 및/또는 패스너들을 사용하여 샌드위치 패널에 부착되어서 도 18e 에 도시된 바와 같은 부품 (예컨대, 섀시 모듈) 을 형성할 수도 있다.

도 18f 내지 도 18h 는 섀시 모듈과 같은 다른 차량 부품을 형성한 실시예를 도시한다. 차량 부품은 패널 어셈블리일 수도 있다. 도 18f 에서, 샌드위치 패널 (예컨대, 시트) (1827) 은 허니콤, 폼, 골, 또는 다른 내부 구조물들을 포함할 수도 있다. 샌드위치 패널들은 컴퓨터 수치 제어 라우팅을 사용하여 사전 절단될 수도 있다. 예를 들어, 패널은 원하는 형상 및 기하학적 구조를 형성하도록 3 또는 5 축 기계가공될 수도 있다. 하나 이상의 노드들 (1829) 은 3D 인쇄 또는 다른 적합한 방법들을 사용해 형성될 수도 있다. 하나 이상의 노드들은 금속, 플라스틱 또는 복합 재료들로 만들어질 수도 있다. 도 18g 에서, 하나 이상의 노드들은 서브 어셈블리 (1831) 를 형성하도록 패널에 연결될 수도 있다. 하나 이상의 노드들은 접착제 및/또는 패스너들을 사용해 패널에 부착될 수도 있다. 하나 이상의 서브 어셈블리들 (1833) 은 또한 접착제 및/또는 패스너들을 사용해 서로 연결될 수도 있다. 예를 들어, 접착제는 개별 서브 어셈블리들의 메이팅 면에 부가될 수도 있다. 일부 경우에, 패널 서브 어셈블리는 동일한 패널들을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 패널들은 상이할 수도 있다. 도 18h 에서, 하나 이상의 서브 어셈블리들은 적용된 접착제를 사용해 서로 부착될 수도 있다. 일부 경우에, 접착제를 적용하는 경화 프로세스 중 부가적 구조 및 클램핑을 제공하도록 패스너들과 같은 부가적 커플링 수단 (1835) 이 부가될 수도 있다. 하나 이상의 서브 어셈블리들을 함께 연결한 후 섀시 모듈 (1837) 이 형성될 수도 있다.

도 18i 내지 도 18l 은 혼성 스페이스 프레임/모노코크 구조물을 제조하기 위해서 조합된 방법들을 사용하여 형성될 수 있는 모노코크 차량 섀시 (1839) 의 실시예를 도시한다. 스페이스 프레임은 본원에 검토한 대로 노드들 및/또는 커넥터들로부터 제조될 수도 있다. 하나 이상의 서브 어셈블리들 및 섀시 모듈들은 본원에 검토한 대로 형성될 수도 있다. 하나 이상의 섀시 모듈들은 모노코크 차량 섀시를 형성하도록 추가로 조립될 수도 있다. 도 18i 에서, 예를 들어, 바닥 구조물, 방화벽 및 로커 구조물들은 본원에 검토한 대로 허니콤 패널들 및/또는 다른 패널 기반 구조물 (곡선형 또는 평탄형) 을 사용하여 형성될 수도 있다. 패널들은 서로 인터페이싱하도록 특별히 설계된 3D 인쇄된 노드들을 사용하여 연결될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 하나 이상의 노드들은 접착제 및/또는 패스너들을 사용해 패널들에 형성될 수도 있다. 노드들은 하나 이상의 부품들에 연결하도록 클램핑 특성부들, 플랜지들, 튜브 마운팅 특성부들, 패널 마운팅 특성부들, 및/또는 다른 적합한 연결 특성부들을 포함할 수도 있다. 패널들 상의 노드들의 위치들은 스페이스 프레임을 장착하기 위해 식별될 수도 있다. 스페이스 프레임을 부착/장착하기 위한 노드들은 이들 위치들에 형성될 수도 있다.

예를 들어, 기능 포인트들은 튜브 기반 구조물들과 인터페이스의 결합을 위해 형성될 수도 있다. 튜브들은 일부 실시형태들에서 탄소 섬유로 만들어질 수도 있고, 다른 실시형태들에서 다양한 금속으로 만들어질 수도 있다. 튜브들은 직선형이거나, 최대 3 차원으로 만곡되거나, 이러한 옵션들의 혼합형일 수도 있다. 부가적으로, 튜브들의 단면은 원형일 수도 있고 또는 그렇지 않을 수도 있다. 예를 들어, 차량 루프 구조물을 제공하는 정사각형 튜브는 하부 모노코크 구조물의 전방 벌크헤드에 부착하기 위한 노드 연결 특성부 (예컨대, 도 17d 및 도 17e 에 도시된 바와 같은 정사각형 형상의 단면) 와 접합될 수도 있다. 도 18j 및 도 18k 에 도시된 대로, 차량은 인터페이스 중 적어도 일부의 조인트들로 스페이스 프레임 상부 구조물 (1843) 과 결합된 모노코크 하부 구조물 (1841) 을 가질 수도 있다. 모노코크 구조물과 튜브들 사이 연결은 3D 인쇄된 연결 노드들을 사용하여 가능하게 되어서 혼성 스페이스 프레임/모노코크 구조물을 제조한다.

기술된 제조 프로세스 (예컨대, 3D 인쇄 방법) 를 사용하여 제조될 수도 있는 조인트의 실시예는 도 5 에 도시된다. 도 5 에 도시된 조인트는 보디 부분 (501) 및 조인트 보디에서 나가는 3 개의 수용기 포트들 (502) 을 갖는다. 수용기 포트들 (502) 은 연결 튜브와 메이팅하기 위한 위치일 수도 있다. 수용기 포트들은 연결 튜브의 내부 부분에 삽입되고 그리고/또는 연결 튜브의 외부면 위에 놓음으로써 연결 튜브와 메이팅할 수도 있다. 수용기 포트들은 3 차원 공간에서 서로에 대해 임의의 각도를 가질 수도 있다. 서로에 대한 포트들의 각도는 섀시 설계에 의해 좌우될 수 있다. 경우에 따라, 3 개 이상의 포트들이 제공될 수도 있다. 3 개 이상의 포트들이 동일 평면 상에 있을 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 포트들은 라운드형, 정사각형, 난형, 또는 불규칙한 형상의 튜브들을 받아들일 수도 있다. 연결 튜브들, 포트들에 대한 다른 단면 형상들/치수들은, 튜브들의 다른 형상들/치수들을 수용하도록 구성될 수도 있고, 포트들 그 자체는 다른 단면 형상들/치수들을 가질 수도 있다. 포트들은 라운드형, 정사각형, 난형, 또는 불규칙한 형상일 수도 있다.

돌출부 (502) 는 그것이 연결 튜브로 삽입될 수 있도록 설계될 수도 있다. 조인트 돌출부의 벽 두께는, 조인트가 완전한 섀시 설계를 위해 유한 요소 모델에 의해 계산된 구조 하중을 지지할 수 있도록 인쇄될 수도 있다. 예를 들어, 큰 크기의 하중을 지지할 필요가 있는 조인트는 더 적은 하중을 지지하는 조인트보다 더 두꺼운 벽을 가질 수도 있다.

도 6 은 3 개의 튜브들 (602a 내지 602c) 과 연결하는 조인트 (601) 를 도시한다. 도면은 다양한 각도에서 튜브들을 연결하도록 어떻게 조인트가 설계될 수 있는지 보여준다. 조인트에 연결하는 일 세트의 튜브들 사이 각도는 동일할 수도 있고 또는 상이할 수도 있다. 도 6 에 도시된 실시예에서 2 개의 각도가 라벨링되고, 튜브 (602a, 602b) 사이 각도는 603 으로 라벨링되고, 튜브들 (602b, 602c) 사이 각도는 604 로 라벨링된다. 도 6 에서 각도들 (603, 604) 은 동일하지 않다. 603 및 604 에 대한 가능한 값들은 적어도 1˚, 5˚, 10˚, 15˚, 20˚, 30˚, 45˚, 60˚, 75˚, 90˚, 105˚, 120˚, 135˚, 150˚, 165˚, 또는 180˚ 일 수 있다.

조인트들은 연결 튜브와 메이팅하기 위해 임의의 개수의 돌출 수용기 포트들로 인쇄될 수도 있다. 예를 들어, 조인트는 적어도 1 개, 2 개, 3 개, 4 개, 5 개, 6 개, 7 개, 8 개, 9 개, 10 개, 12 개, 15 개, 20 개, 30 개, 또는 50 개의 수용기 포트들, 또는 프롱들을 가질 수도 있다. 조인트는 본원에 설명한 수용기 포트들의 임의의 개수 미만을 가질 수도 있다. 조인트는 본원에 설명된 값들 중 임의의 두 값 사이의 범위에 속하는 수용기 포트들의 개수를 가질 수도 있다. 도 7 은 5 개의 돌출부들을 구비한 조인트의 실시예를 도시한다. 또한, 돌출부들은 동일하거나 상이한 직경들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 도 8 은 다른 직경들의 튜브들을 받아들여지도록 설계된 조인트 (801) 를 도시하고 더 작은 튜브는 상부 포트 (802) 에 받아들여지고 더 큰 튜브들은 하부 포트들 (803) 에 받아들여진다. 다른 실시예에서, 동일한 조인트에서 다른 포트들은 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 2:3, 2:5, 2:7, 3:5, 또는 3:7 의 다른 튜브들 사이 직경 비로 튜브들을 받아들일 수도 있다. 비라운드형 튜브들의 경우에, 직경은 관련 기본 길이 스케일, 예를 들어 정사각형 튜브의 경우 측면 길이로 나타낼 수 있다. 부가적으로, 상이한 단면 형상을 갖는 튜브들은 동일한 조인트 상의 상이한 돌출부들에 끼워질 수도 있다. 예를 들어, 조인트는 라운드형, 난형, 정사각형, 직사각형, 또는 불규칙한 형상 전부 또는 임의의 조합을 갖는 돌출부들을 가질 수도 있다. 다른 구현예들에서, 단일 조인트는 동일한 직경 및/또는 동일한 형상을 갖는 돌출부들을 가질 수도 있다. 조인트의 3D 인쇄는 이런 다수의 조인트 구성들을 수용할 수도 있다.

조인트는, 그것이 연결 튜브의 내부에 끼워지도록 구성된 돌출부의 구역, 및 연결 튜브에 끼워진 립을 포함하도록 인쇄될 수도 있다. 연결 튜브의 내부에 끼워지도록 구성된 조인트 돌출부는, 환형 구역이 돌출부의 표면과 립의 내부 직경 사이에 형성될 수 있도록 인쇄될 수도 있다.

조인트들 (예컨대, 노드들) 은 단일 일체형 인쇄 피스로 형성될 수도 있다. 대안적으로, 노드들은 서로 부착될 수 있는 다수의 피스들로 형성될 수도 있다. 다수의 노드 부품들을 사용하여 다른 특성부 또는 특징을 가지거나 도시된 대로 노드를 형성할 수도 있다. 개별 노드 부품들은, 3D 인쇄 또는 그밖의 다른 인쇄, 압출, 편조, 복합물, 리소그래피, 용접, 밀링, 압출, 몰딩, 주조, 또는 그밖의 다른 기법 또는 이의 조합들을 포함할 수도 있는, 임의의 제조 기법을 사용해 형성될 수도 있다. 노드 부품들은 서로 체결되어 노드를 형성할 수도 있다. 노드 부품들은, 스크류들, 볼트들, 너트들, 또는 리벳들과 같은, 하나 이상의 패스너들의 보조로 서로 연결될 수도 있다.

하나 이상의 튜브들 (예컨대, 커넥터들) 은, 조인트 부품의 수용기 포트와 같은, 노드 부품에 접속 (예컨대, 부착) 될 수도 있다. 경우에 따라, 단일 조인트 부품은 단일 수용기 포트를 가질 수도 있고, 또는 다수의 수용기 포트들을 가질 수도 있다. 조인트의 각각의 프롱은 별개의 조인트 부품에 있을 수도 있고, 또는 경우에 따라, 조인트의 다수의 프롱들은 공유된 조인트 부품에 있을 수도 있다. 일부 조인트 부품들은 선택적으로 프롱을 가지지 않을 수도 있고, 프롱들을 가질 수도 있고 또는 그렇지 않을 수도 있는 다양한 조인트 부품들 사이 연결을 용이하게 하는데 사용될 수도 있다.

일 실시예에서, 하나 이상의 튜브들은 조인트 부품의 수용기 포트에 접착될 수도 있다. 본원의 다른 곳에서 보다 상세히 검토된 바와 같이, 센터링 특성부들은 수용기 포트 상에서 튜브를 중심에 두고 글루를 위한 공간을 제공하는데 사용될 수도 있다. 조인트 부품들은 (예컨대, 서로 연결하는 스크류들, 볼트들, 너트들, 또는 리벳들을 사용하여) 서로 체결될 수도 있다. 경우에 따라, 조인트 부품들은 서로 접하게 놓인 후 함께 체결될 수 있는 하나 이상의 플랜지들 또는 돌출한 피스들을 포함할 수도 있다.

유사하게, 조인트들은 하나 이상의 패널 연결 특성부들을 가질 수도 있다. 패널 연결 특성부들은 차량의 보디 패널을 받아들일 수도 있다. 하나 이상의 조인트 부품들은 패널을 조인트 부품에 체결시키고 그리고/또는 조인트 부품에 부착시킬 수 있는 패널 연결 특성부를 가질 수도 있다. 단일 조인트는 튜브들, 패널들, 또는 이들의 임의의 조합물을 연결할 수도 있다.

도 16a 및 도 16b 는 다양한 구성들을 사용한 패널들과 조인트들을 연결한 실시예들을 도시한다. 도 16a 에서, 조인트 (1602) 는 패널들 (1604, 1606) 에 연결될 수도 있다. 조인트 (1602) 는 조인트들을 패널들에 연결하기 위한 패널 연결 특성부들과 같은 돌출 특성부들 (1603) 을 포함할 수도 있다. 패널들은 2 개의 시트 사이에 끼워진, 허니콤 구조물들, 골형 구조물들과 같은, 내부 구조물들을 포함할 수도 있다. 패널들은 조인트 상의 패널 연결 특성부들 (1603) 에 연결하기 위한 연결 특성부들 (예컨대, 패널 스킨, 플랜지들, 또는 다른 적합한 구조물들) 을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 패널들은 조인트에 연결하도록 외측에서 패널 연결 특성부들과 맞물릴 수도 있다. 패스너들 (1608) (예컨대, 스크류들, 볼트들, 너트들, 또는 리벳들) 은 조인트를 패널들과 연결하는데 사용될 수도 있다. 패스너들은 패널들을 통하여 완전히 드릴링할 수도 있고 또는 그렇지 않을 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 조인트를 패널들과 연결하는데 다른 연결 기법들 (예컨대, 접착제) 이 사용될 수도 있다. 도 16b 에서, 조인트 (1612) 는 패널 연결 특성부들 (1613) 을 포함할 수도 있다. 패널 (1614) 은 패널 마운팅 플랜지로 삽입될 수도 있다. 패스너들 (1618) (예컨대, 스크류들, 볼트들, 너트들, 또는 리벳들) 은 조인트를 패널과 연결하는데 사용될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 조인트를 패널들과 연결하는데 다른 연결 기법들 (예컨대, 접착제) 이 사용될 수도 있다. 도 16a 및 도 16b 에서 검토된 연결은 패널들과 노드들 사이 더 강한 연결을 제공하면서 샌드위치형 패널들에 더 적은 프로세싱을 요구할 수도 있다. 패스너들 (예컨대, 리벳들) 은 조립하는 동안 허니콤 포일을 변형시킬 수도 있고 또는 그렇지 않을 수도 있다. 체결 프로세스 중 허니콤 변형을 최소화하도록 허니콤 라우팅 중 홀들을 사전 드릴링할 수도 있다.

차체 부품들 (예컨대, 튜브들, 커넥터들, 조인트들, 노드들, 패널들, 서브 어셈블리들, 및/또는 섀시 모듈들) 중 임의의 부분은 금속, 탄소 섬유, 또는 이들의 조합물들과 같은 임의의 재료들을 사용해 제조될 수도 있다. 탄소 섬유는 전체 구조물들의 중량을 감소시킬 수 있고, 금속은 다양한 형상의 제조를 수용하기 위해서 보다 양호한 연성을 제공할 수 있다. 금속은 또한 차 충돌 중 에너지를 흡수하도록 변형되어서 차 안의 승객들을 보호할 수 있다. 금속 피스들에 대한 탄소 섬유의 배치는 차량의 원하는 섹션들에 원하는 특징을 제공하도록 차량 전체에서 선택될 수 있다.

일 실시예에서, 튜브들 중 하나 이상은 탄소 섬유 튜브들일 수도 있다. 탄소 섬유 튜브들은 경량일 수도 있다. 다른 실시예들에서, 튜브들 중 하나 이상은 금속 튜브들, 예로 알루미늄, 티타늄, 또는 스테인리스 강, 황동, 구리, 크로몰리 강, 또는 철 또는 이들의 임의의 조합물들 또는 합금들로 형성된 튜브들일 수도 있다. 허니콤 구조물은 또한 튜브들을 제조하는데 사용될 수도 있다.

다양한 구조물들은 노드들로부터 압출하도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, 빔들/튜브들은 노드들의 내측 또는 외측에 인쇄되거나 부착될 수도 있다. 압출된 빔들/튜브들은 더 적은 수의 노드들을 갖는 형상의 가요성을 제공하기 위해서 설계, 재료 및/또는 형상이 가요성이 있을 수도 있다. 조립 전, 압출된 빔들/튜브들은 보다 복잡한 형상들을 가능하게 하도록 만곡될 수도 있다. 노드들로부터 압출된 빔들/튜브들은 글래스 하우스를 위한 크로스-카 빔들 및/또는 케이지 구조물들 (예컨대, A-필러, B-필러, 및/또는 C-필러) 을 만드는데 사용될 수 있다. 인쇄 기법은 노드들과 같은 특성부들이 구조 특성부들에 인쇄되도록 할 수도 있다. 예를 들어, 크로스-카 빔은 인쇄된 노드들을 가질 수도 있고, 또는 그 위에 다른 특성부들이 쉽게 부착된다.

본원에서 설명한 3D 인쇄 방법은 다른 제조 방법들을 사용하여 불가능하거나 비용이 매우 비쌀 수도 있는 미세 구조 특성부들을 포함하는 것을 허용할 수도 있다. 예를 들어, 센터링 특성부들은 조인트의 돌출부 구역에 인쇄될 수도 있다. 센터링 특성부들은 조인트 돌출부 상에서 규칙적이거나 불규칙적인 패턴으로 상승된 범프 또는 다른 형상부일 수도 있다. 센터링 특성부들은, 조인트와 튜브가 조립될 때 연결 튜브의 내부에서 조인트 돌출부를 중심에 배치할 수도 있다. 접착제가 조인트 돌출부와 연결 튜브 사이에 배치되면, 센터링 특성부들은 원하는 두께 또는 위치에서 접착제를 펼치도록 유체 경로를 형성할 수도 있다. 다른 실시예에서, 니플들은 조인트들 상에 인쇄될 수도 있다. 니플들은 조인트 돌출부와 연결 튜브 사이 공간에 접착제를 도입하기 위해 진공 또는 주입 포트들을 제공할 수도 있다. 일부 경우에, 센터링 특성부들은 본원의 다른 곳에서 상세히 기술된 바와 같이 조인트 돌출부와 연결 튜브 사이 공간에서 접착제의 균등한 분배를 촉진시킬 수 있다.

센터링 특성부들은 연결 튜브의 내측에 끼워지도록 설계된 조인트 돌출부에 상승된 인쇄 패턴을 포함할 수도 있다. 센터링 특성부들은, 돌출부가 처음에 형성될 때 조인트 돌출부에서 인쇄될 수도 있고 또는 그것은 조인트가 설계되고 얼마 후 조인트 돌출부에 인쇄될 수도 있다. 센터링 특성부는 수용기 포트의 돌출부의 외부면 (튜브 맞물림 구역) 으로부터 상승될 수도 있다. 상승된 센터링 특성부의 높이는 적어도 0.001", 0.005", 0.006", 0.007", 0.008", 0.009", 0.010", 0.020", 0.030", 0.040", 또는 0.050" 일 수도 있다. 센터링 특성부들은 바람직하게 도 9a 내지 도 9d 에 도시된 대로 연결 튜브의 내측에 끼워지도록 구성된 돌출부의 구역에 인쇄될 수 있다. 대안적 실시형태에서, 튜브 맞물림 구역 상의 센터링 특성부들을 인쇄하는 것에 부가하여 또는 그 대신에, 센터링 특성부들은 연결 튜브의 외부 직경에 끼워지도록 구성된 조인트 상의 립 구역에 인쇄될 수도 있다. 센터링 특성부들은 연결 튜브의 내측에 끼워지도록 구성된 돌출부 및 연결 튜브의 외부 직경에 끼워지도록 구성된 조인트 상의 립 구역 중 어느 하나 또는 양자에 인쇄될 수도 있다.

도 9a 내지 도 9d 는 4 가지 가능한 조인트 센터링 특성부 실시형태들의 상세한 도면들을 도시한다. 도 9a 는 작은 너브 (nub) 센터링 특성부 (901) 를 도시하고, 이 특성부는 조인트 돌출부의 튜브 맞물림 구역에 상승된 도트 패턴을 포함한다. 조인트 돌출부의 튜브 맞물림 구역은 튜브의 표면과 접촉하도록 구성된 조인트 돌출부의 일부일 수도 있다. 튜브 맞물림 구역은 튜브로 삽입되도록 구성될 수도 있다. 도트들은 하나 이상의 행 또는 열, 또는 엇갈린 행 및/또는 열로 제공될 수도 있다. 상승된 도트들은 적어도 0.001", 0.005", 0.006", 0.007", 0.008", 0.009", 0.010", 0.020", 0.030", 0.040", 또는 0.050" 의 직경을 가질 수도 있다.

도 9b 는 나선형 경로의 센터링 특성부 (902) 를 도시하고, 이 특성부는 조인트 돌출부의 튜브 맞물림 구역의 전체 길이 둘레에 권취되는 연속 상승 라인을 포함한다. 연속 상승 라인은 튜브 조인트 돌출부 둘레에 한 번 또는 여러 번 감쌀 수도 있다. 대안적 설계들은 튜브 맞물림 구역의 전체 직경 둘레를 감싸지 않는 상승된 나선형 센터링 특성부를 갖는 센터링 특성부들을 포함할 수도 있다. 대안적 실시형태들에서 나선형 센터링 특성부는 맞물림 구역의 원주의 10˚, 20˚, 30˚, 40˚, 50˚, 60˚, 70˚, 80˚, 90˚, 100˚, 110˚, 120˚, 130˚, 140˚, 150˚, 180˚, 190˚, 200˚, 210˚, 220˚, 230˚, 240˚, 250˚, 260˚, 270˚, 280˚, 290˚, 300˚, 310˚, 320˚, 330˚, 340˚, 350˚, 또는 전체 360˚ 둘레에 권취될 수도 있다. 센터링 특성부는 멀티-스타트 스크류 스레드와 유사한 방식으로 교차하지 않으면서 튜브의 전체 길이 둘레에 권취되는 다수의 상승된 라인들을 추가로 포함할 수도 있다.

도 9c 는 래비린스 (labyrinth) 센터링 특성부 (903) 를 도시하고, 이 특성부는 조인트 돌출부의 길이 방향에 대해 90 도 각도로 조인트의 튜브 맞물림 구역을 둘러싸는 상승된 대시 라인을 포함한다. 래비린스 센터링 특성부에서 인접한 대시 라인들은 엇갈린 패턴으로 조직된다. 다수 행의 대시 라인들이 제공될 수도 있다. 대시 라인들은 실질적으로 서로 평행할 수도 있다. 대안적으로, 다양한 각도가 제공될 수도 있다.

도 9d 는 단속 헬릭스 센터링 특성부 (904) 를 도시하고, 이 특성부는 튜브 맞물림 구역의 길이 방향에 대해 45 도 각도로 조인트의 튜브 맞물림 구역을 둘러싸는 상승된 대시 라인들을 포함한다. 다른 실시예에서, 센터링 특성부는 1˚, 5˚, 10˚, 15˚, 20˚, 30˚, 45˚, 60˚, 75˚, 90˚, 105˚, 120˚, 135˚, 150˚, 165˚, 또는 180˚의 각도로 튜브 맞물림 구역을 둘러싸는 상승된 라인을 가질 수 있다. 도 9c 및 도 9d 에 도시된 센터링 특성부들에서 대시 라인들은 적어도 0.005", 0.006", 0.007", 0.008", 0.009", 0.010", 0.020", 0.030", 0.040", 0.050" 또는 0.100" 의 길이를 가질 수도 있다.

도 9a 내지 도 9d 에서 설명된 것 이외의 다른 패턴들이 사용될 수도 있다. 대안적 패턴들은 불규칙한 각도 또는 간격의 대시 라인들, 라인들 및 도트들의 조합, 또는 라인들 사이에서 균일하거나 불균일한 간격으로 맞물림 구역 둘레에 권취되는 일 군의 실선을 포함할 수도 있다. 경우에 따라, 하나 이상의 센터링 특성부와 교차하지 않으면서 내부 돌출부의 원위 단부로부터 근위 단부까지 똑바른 직선을 그리지 못하도록 센터링 특성부들은 패턴화될 수도 있다. 이것은 본원의 다른 곳에서 추가로 설명되는 바와 같이 접착제를 경로 둘레에서 더 많이 취하여 접착제의 확산을 촉진하도록 할 수도 있다. 대안적으로, 하나 이상의 센터링 특성부와 교차하지 않으면서 내부 돌출부의 원위 단부로부터 근위 단부로 직선이 제공될 수도 있다.

센터링 특성부들은 조인트 돌출부에 다른 밀도로 인쇄될 수도 있다. 예를 들어, 돌출부의 90% 가 상승된 센터링 특성부들로 커버되도록 조인트 돌출부가 인쇄될 수도 있다. 90% 센터링 특성부 커버리지의 경우에 특성부들은 매우 가까이 배치될 수 있다. 대안적으로 센터링 특성부들은 돌출부의 적어도 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 또는 95% 를 커버할 수도 있다. 센터링 특성부들은 본원에 설명된 임의의 백분율보다 적게 커버할 수도 있다. 센터링 특성부들은 본원에 설명된 백분율 값들 중 임의의 두 값 사이 범위 내에 있을 수도 있다. 조인트들에서 인쇄된 센터링 특성부들의 밀도는 섀시 모델에서 결정된 대로 구조 특성부를 제공하도록 선택될 수도 있다.

조인트/튜브 어셈블리가 연결 튜브의 내부면과 연결 튜브 내로 들어가도록 설계된 조인트 돌출부의 표면 사이 공간을 포함하도록 센터링 특성부들은 상승될 수도 있다. 조인트와 튜브가 압력 끼워맞춤 연결을 형성하도록 내부 튜브 직경과 돌출부 사이 공차가 존재할 수도 있다. 압력 끼워맞춤 연결의 경우에, 센터링 특성부들은 조인트로 튜브 삽입시 변형될 수도 있고 또는 그렇지 않을 수도 있다. 센터링 특성부들은, 연결 튜브의 내부면과 조인트 돌출부의 표면 사이 거리가 균일한 반경방향 두께를 가질 수 있도록 연결 튜브의 내측에서 조인트 돌출부를 중심에 놓을 수도 있다. 대안적으로, 센터링 특성부들은 조인트 돌출부와 연결 튜브 사이 공간의 불균일한 분배를 촉진할 수도 있다.

다른 센터링 특성부들은 동일한 섀시 구조물에서 다른 조인트들에 인쇄될 수도 있다. 다른 센터링 특성부들은 동일한 조인트에서 다른 조인트 돌출부에 인쇄될 수 있다. 조인트가 섀시 구조물에서 수행된 유한 요소 분석에 의해 결정된 응력 프로파일을 지지하도록 조인트 돌출부에 인쇄된 센터링 특성부들이 선택될 수도 있다. 조인트에 인쇄할 센터링 특성부를 결정하는 방법의 실시예는 도 10 에 도시된다. 이 방법에서 제 1 단계 (1001) 는 조인트 돌출부에서 하중 또는 응력을 결정하는 것이다. 응력은 선형 또는 비선형 응력 모델을 이용하는 유한 요소 분석을 사용해 계산될 수도 있다. 섀시가 고정되어 있는 동안 또는 섀시가 전형적 경로를 따라, 예를 들어, 직선, 곡선 궤적, 평평한 지형, 또는 구릉성 지형을 따라 이동하는 동안 조인트들 상의 응력이 계산될 수도 있다. 조인트 상의 계산된 응력은 전단, 인장, 압축, 비틀림 응력이거나, 응력 유형의 조합일 수도 있다. 도 10 에 도시된 방법에서 다음 단계는, 결정된 응력 또는 하중 프로파일 (1002) 에 대한 최적의 구조적 지지를 제공하는 센터링 특성부를 선택하는 것이다. 센터링 특성부를 선택하는 것은, 가능한 센터링 특성부의 패턴, 치수 및 밀도의 임의의 조합을 선택하는 것을 포함할 수도 있다. 프로세스에서 최종 단계는 조인트에 센터링 특성부를 인쇄하는 것일 수 있다.

예를 들어, 조인트와 튜브 사이 접착제 접촉 영역이 최대화되도록 높은 크기의 인장력을 경험하는 것으로 예상되는 조인트는 작은 너브 센터링 특성부를 가지고 인쇄될 수도 있다. 다른 실시예에서, 시계 방향으로 비틀림 응력을 경험하는 것으로 예상되는 조인트는 비틀림력에 대한 저항을 제공하도록 시계 방향으로 나선형 센터링 특성부를 가지고 인쇄될 수도 있다.

조인트가 섀시 구조물에서 수행된 계산 및/또는 경험적 분석에 의해 결정된 응력 프로파일을 지지하도록 센터링 특성부들의 치수 및 밀도가 또한 선택될 수도 있다. 센터링 특성부의 높이는 조인트 돌출부의 표면과 연결 튜브의 내부 직경 사이에 형성된 고리의 체적을 결정할 수도 있다. 조인트와 튜브가 조립될 때 고리의 체적은 접착제로 충전될 수도 있다. 센터링 특성부 높이는, 접착제의 체적이 조인트에 예상되는 응력 또는 하중을 지지하기 위해서 최적화되도록 선택될 수도 있다. 센터링 특성부들의 밀도는 또한 환형 구역의 체적을 변경할 수도 있다. 예를 들어, 높은 밀도의 센터링 특성부들을 구비한 조인트는, 낮은 (sparse) 밀도의 센터링 특성부들을 구비한 조인트와 비교해 환형 구역에서 더 작은 체적을 가질 수도 있다. 센터링 특성부 밀도는, 접착제의 체적이 조인트에 예상되는 응력 또는 하중을 지지하기 위해서 최적화되도록 선택될 수도 있다.

진공 또는 주입 튜빙의 연결부용 니플들은 조인트에 직접 인쇄될 수도 있다. 조인트와 니플들이 동일한 벌크 재료로부터 조각될 수 있도록 조인트가 인쇄될 때 니플들이 조인트에 인쇄될 수도 있다. 대안적으로 니플들은 별도로 인쇄될 수도 있고 인쇄된 후 조인트에 부가될 수도 있다. 니플들은 3D 인쇄 이외의 제조 방법들로 달성하기에 불가능할 수도 있는 섬세한 내부 경로를 가질 수도 있다. 일부 경우에, 유체는 돌출부의 튜브 수용 구역과 니플 및/또는 니플과 유체 연통하는 내부 경로들을 통해 돌출부에 부착된 튜브의 내부 직경 사이 환형 공간으로 전달될 수 있다. 유체는 접착제일 수 있다. 인쇄된 니플들을 통해 환형 구역으로 접착제를 흡입하거나 밀어넣을 수도 있다. 니플들은 접착제를 균일하게 분배하기 위해서 조인트의 대향 측면에 위치결정될 수도 있다. 두 개 이상의 니플들은 조인트에 대칭으로 또는 비대칭으로 부착될 수 있다. 예를 들어, 니플들은 조인트의 수용기 포트 상에 원주방향으로 서로 대향하게 제공될 수도 있다. 니플들은 조인트를 위한 수용기 포트의 근위 단부에 또는 그 가까이에 제공될 수도 있다. 대안적으로, 니플들은 조인트의 수용기 포트의 원위 단부에 또는 그 가까이에, 또는 이들의 임의의 조합에 제공될 수도 있다. 조인트는 각각의 돌출부에 적어도 약 1 개, 2 개, 3 개, 4 개, 5 개, 10 개, 15 개, 또는 20 개의 니플들을 가질 수도 있다.

니플들은 균일한 접착제 코팅을 제공할 수도 있는 내부 조인트 돌출부의 벽의 내측에서 유체 경로와 같은 내부 조인트 특성부로부터 멀리, 아주 근접하여, 또는 동축으로 위치결정될 수 있다. 도 11 은 조인트 돌출부의 벽 내측에서 내부 유체 경로 (1102) 에 연결되는 니플들 (1101) 을 갖는 조인트 돌출부의 실시예의 단면도를 도시한다. 내부 경로는 조인트의 측벽에 인쇄될 수도 있다. 내부 경로는 환형 구역으로 출구 (1103) 를 가질 수도 있다. 내부 경로는 환형 구역으로 유체 (예컨대 접착제) 를 도입할 수도 있다. 내부 경로는 라운드형 단면, 정사각형 단면, 난형 단면, 또는 불규칙 형상의 단면을 가질 수도 있다. 내부 경로의 직경은 적어도 1/100", 1/64", 1/50", 1/32", 1/16", 1/8", 1/4", 또는 1/2" 일 수도 있다. 내부 유체 경로가 비라운드형 단면을 갖는다면 열거된 직경들은 단면의 관련 기본 길이 스케일에 대응할 수도 있다. 유체 경로는 조인트 돌출부의 전체 길이 또는 길이의 임의의 일부를 따라 뻗어있을 수도 있다.

니플들은 진공 및/또는 압력 주입 장비와 연결되도록 형상이 정해지고 구성될 수 있다. 조인트에 니플들을 직접 인쇄하는 것은, 장비가 환형 구역으로 접착제를 주입할 필요성을 줄일 수도 있다. 접착제가 도입된 후 조인트로부터 니플을 절단하거나 용융함으로써 니플들은 조인트로부터 제거될 수도 있다.

일체화된 구조 특성부들은 조인트들 상에 또는 그 내측에 직접 인쇄될 수도 있다. 일체화된 구조 특성부들은 유체 배관, 전기 배선, 전기 버스들, 패널 마운트들, 서스펜션 마운트들, 또는 로케이팅 특성부들을 포함할 수도 있다. 일체화된 구조 특성부들은 섀시 설계를 간소화하고 섀시 구조물을 구성하는데 필요한 시간, 노동, 부품 및 비용을 줄일 수 있다. 각각의 조인트 상의 일체화된 구조 특성부들의 위치는 섀시 모델에 의해 결정될 수 있고 소프트웨어는 3D 인쇄기와 통신하여 선택된 섀시 설계에 필요한 일체화된 구조 특성부들을 구비한 각각의 조인트를 제조할 수 있다.

조인트들이 차량의 전단 패널들 또는 보디 패널들에 대한 마운팅 특성부들을 포함하도록 조인트들이 인쇄될 수도 있다. 조인트들 상의 마운팅 특성부들은 패널들이 차량 섀시 프레임에 직접 연결될 수 있도록 허용할 수도 있다. 조인트들 상의 마운팅 특성부들은 패널들 상의 컴플리멘터리 (complimentary) 메이팅 특성부들과 메이팅하도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, 조인트들 상의 마운팅 특성부들은 하드웨어 (예컨대 스크류들, 볼트들, 너트들 또는 리벳들) 용 홀들을 구비한 플랜지들, 스냅들, 또는 용접 또는 접착제 적용을 위해 설계된 플랜지들일 수도 있다. 도 12a 내지 도 12c 는 차량과 같은 구조물에 탑재된 다른 시스템들과 일체화하도록 설계된 조인트들의 특성부들을 도시한다. 조인트들은 구조물의 전단 패널들 또는 보디 패널들과 일체화하도록 설계될 수도 있다.

도 12a 는 플랜지 (1201) 를 구비한 조인트를 도시한다. 플랜지 (1201) 는 전단 패널 또는 보디 패널 (미도시) 에 연결하는데 사용될 수도 있다. 차량 섀시를 구성하는 조인트 부재들을 사용하는 경우에, 조인트 부재는 서스펜션 시스템과 일체화될 수도 있다. 서스펜션 시스템은 유압, 공기, 고무 또는 스프링 장진형 쇼크 흡수 장치를 포함할 수도 있다. 서스펜션 시스템은 플랜지 (1201) 에 대한 부착에 의해 조인트 부재에 연결될 수도 있다. 플랜지는 연결 하드웨어 (예컨대 스크류, 못, 리벳) 와 메이팅하기 위한 적어도 하나의 홀 (1202) 을 포함하도록 플랜지는 인쇄될 수도 있다.

조인트들은 전기 접속부들을 위한 일체화된 통로들을 포함하도록 조인트들이 인쇄될 수도 있다. 조인트들에 일체화된 전기 접속부들은 전기적으로 절연될 수도 있다. 조인트들에 일체화된 전기 접속부들은 접지될 수도 있다. 조인트들에 일체화된 전기 접속부들은 조인트에 연결된 튜브들을 통하여 라우팅된 배선과 연통할 수도 있다. 전기 배선은 차량에 탑재된 시스템들에 전원을 공급하고 그리고/또는 차량 엔진을 시동 또는 구동하기 위해 배터리에 전원을 공급하는데 사용될 수도 있다. 일체화된 조인트들로부터 전원을 사용하는 차량에 탑재된 시스템들은 네비게이션, 오디오, 비디오 디스플레이, 파워 윈도우 또는 파워 시트 조절부를 포함할 수도 있다. 차량 내부의 배전은 배타적으로 튜브/조인트 네트워크를 통해서만 이루어질 수도 있다. 도 12b 는 구조물 전체에 전기 와이어를 라우팅하기 위한 가능한 조인트 실시형태를 도시한다. 도 12b 에 도시된 조인트는 입구 구역 (1203) 을 가지고; 이 입구는 전기 접속부들 또는 와이어들의 삽입에 사용될 수 있다. 전기 와이어들은 입구 구역으로 삽입될 수 있고 섀시 전체에 전송을 위해 조인트로부터 튜브로 라우팅될 수도 있다. 전기 와이어들을 사용하여 전력을 공급받을 수 있는 하나 이상의 시스템은 입구 구역을 통해 와이어와 연결될 수도 있다. 조인트들로 일체화된 전기 접속부들은 사용자가 하나 이상의 디바이스들을 연결하여 디바이스를 위한 전원을 얻는 플러그인을 제공할 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 전기 접촉부는 조인트들의 3D 인쇄 전, 후, 또는 도중에 조인트들 상에 인쇄될 수 있다.

조인트들이 차량 섀시에 열 및 공기 조절을 제공하기 위해 일체화된 가열 및 냉각 유체 시스템을 포함하도록 조인트들이 인쇄될 수도 있다. 다른 용도는 차량의 다양한 부품들을 냉각 및/또는 가열하는 것을 포함할 수도 있다. 조인트/튜브 구성에 유체 (예컨대, 가스 또는 액체) 시스템들을 일체화함으로써 차량 설계로부터 종래의 공기 덕트들 및 배관의 필요성을 부분적으로 또는 완전히 제거할 수도 있다. 조인트들은 생성 소스 (예컨대, 전기 가열 요소, 엔진 블록 열교환 기, 냉장고, 공조 유닛, 또는 보일러) 로부터 승객 또는 차량 운전자가 내부를 가열하거나 냉각하려는 섀시의 위치로 고온 또는 저온 유체를 라우팅할 수도 있다. 조인트들은 소스에서 고온 또는 저온 유체를 흡입하고, 고온 또는 저온 유체를 분배하고, 소스에서 떨어진 위치에서 고온 또는 저온 유체를 배출하는 일체화된 부품들을 포함할 수도 있다. 어셈블리의 조인트들 및 튜브들은 유리 섬유, 폼 단열재, 셀룰로오스 또는 유리솜을 사용하여 단열될 수도 있다. 조인트 및 튜브 어셈블리는 유밀할 수도 있다. 일체화된 유체 시스템을 포함하는 조인트의 경우에, 도 12b 에 도시된 조인트 실시형태가 사용될 수도 있다. 도면에 도시된 것과 같은 입구 (1203) 는 커넥터 튜브들을 통해 복수의 조인트들 사이에서 유체를 수송함으로써 구조물 전체에서 가열 또는 냉각을 위해 유체를 라우팅하는데 사용될 수도 있다.

유체 또는 전기의 라우팅에 사용될 수 있는 조인트의 단면도가 도 12c 에 도시되어 있다. 도 12c 에 도시된 실시예에서 2 개의 조인트 돌출부들은 내부 통로 (1204) 에 의해 접합된다. 실시형태에서 도 12c 의 조인트는 1205 에서 입구로부터 1206 에서 출구로 유체 또는 배선을 라우팅할 수도 있다. 유체 및 전기의 라우팅에 사용된 통로들은 동일한 통로들일 수고 또는 통로들은 분리될 수도 있다. 내부 조인트 라우팅은 2 가지 이상의 유체를 조인트 내에서 분리 상태로 유지하면서 여전히 튜브들 사이, 또는 튜브로부터 조인트 장착 커넥터들 또는 특성부들로 원하는 라우팅을 제공할 수도 있다.

조인트들이 일체화된 로케이팅 또는 식별 특성부들을 포함하도록 조인트들이 인쇄될 수도 있다. 특성부들은 조립 및 프로세싱 중 조인트들의 자동 식별 또는 취급을 가능하게 할 수도 있다. 로케이팅 특성부들의 예로는 실린더형 보스 (예컨대, 평평한 방사형 그루브를 구비한 보스), 캡을 구비한 압출된 C 형상, 비대칭형 핀 패턴을 구비한 베이어닛 또는 리버스 베이어닛 피팅, 후크 특성부, 또는 검사시 특성부 배향과 위치를 고유하게 규정할 수 있는 기하학적 구조를 갖는 다른 특성부들을 포함할 수도 있다. 이런 로케이팅 특성부들은 로봇식 그리퍼들 또는 작업 고정 툴들로 인터페이싱되거나 파지될 수도 있다. 일단 파지 운동이 시작되거나, 부분적으로 종료되거나, 완료되면 조인트의 인터페이스가 완전히 규정될 수도 있다. 로케이팅 특성부들은 스페이스 프레임 조립 이전 및 도중에 조인트들의 반복가능하고 선택적으로 자동화된 위치결정을 가능하게 할 수도 있다. 특성부들의 규정한 기하학적 구조는 또한 튜브를 조인트로 삽입하는 동안 공간에 규정된 경로를 따라 다수의 조인트의 운동을 자동화 시스템이 조정할 수 있게 할 수도 있다. 조립 중 기하학적 바인딩을 유발하지 않으면서 적어도 2 개의 튜브들이 다수의 조인트들로 병렬로 삽입될 수도 있다. 일체화된 로케이팅 특성부는 일체 식별 특성부들을 추가로 포함할 수도 있다. 예를 들어, 식별 특성부들은 1 차원 바코드, 2 차원 QR 코드, 3 차원 기하학적 패턴, 또는 이 요소들의 조합일 수도 있다. 식별 특성부는 그것이 부착되는 조인트에 대한 정보를 인코딩할 수도 있다. 이 조인트 정보는: 식별/위치 특성부에 대한 튜브 엔트리들의 배향을 포함하는 조인트의 기하학적 구조; 조인트의 재료; 식별/로케이팅 특성부들에 대한 접착제 주입 및 진공 포트의 위치결정; 조인트에 의해 요구되는 접착제; 및 조인트 튜브 직경들을 포함할 수도 있다. 조합된 식별/로케이팅 특성부는 자동화 어셈블리 셀에 외부 정보를 제공할 필요없이 어셈블리를 위한 조인트들의 자동 위치결정을 가능하게 할 수도 있다.

전술한 대로, 조인트들은 하나 이상의 안전 특성부를 포함하도록 제조될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 이러한 안전 특성부들은 차량이 충돌한 경우에 사용될 수도 있다. 안전 특성부들은 차량의 승객 또는 통행인에 대한 해를 감소시키거나 방지하는데 사용될 수도 있다. 안전 특성부들은 차량의 안전에 영향을 줄 수 있는 차량 상태를 사용자에게 경고하는데 사용될 수도 있다.

차량의 안전을 개선할 수도 있는 하나 이상의 구조 특성부들이 조인트에 제공될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 구조 특성부들은 충돌로부터 에너지를 흡수할 수도 있고, 또한 바람직한 성능 특징을 제공할 수 있다.

도 13 은 조인트에 제공될 수도 있는 구조 특성부의 실시예를 제공한다. 일 실시예에서, 허니콤 구조물은 하나 이상의 조인트들에 일체화될 수도 있다. 허니콤 구조물들은 3D 인쇄될 수도 있다. 3D 인쇄는 유리하게도 허니콤 구조물이 내부가 조인트들 상에 인쇄되는 것을 허용할 수도 있다. 경우에 따라, 허니콤 구조물은 조인트의 내부 안에 인쇄될 수도 있다. 허니콤 구조물에 대한 임의의 설명은 규칙적이거나 불규칙적인 임의의 형상의 공동 또는 셀을 가질 수 있는 임의의 구조물에 적용될 수도 있다. 예를 들어, 공동들 또는 셀들은 기하학적 구조 (예컨대, 허니콤의 육각형) 일 수도 있고 또는 동물의 뼈를 닮은 구조물들과 같은 다른 형상 또는 유기적 형상을 가질 수도 있다. 경우에 따라, 허니콤 구조물은 조인트의 벽과 같은 조인트 자체의 일체화된 구조물일 수도 있다. 대안적으로, 허니콤 구조물은 조인트의 내부 공동 또는 중공 구역 내에 제공될 수도 있다. 허니콤 구조물은 조인트의 외부 면 또는 구역에서 선택적으로 인쇄될 수도 있다. 허니콤 구조물은 2 개 이상의 조인트들 사이 공간들에 제공될 수도 있다. 허니콤 구조물은 섀시 구조 부재들을 연결하는 것을 도울 수도 있다. 예를 들어, 허니콤 구조물은 2 개 이상의 조인트들을 구비할 수도 있고 선택적으로 2 개 이상의 조인트들을 연결할 수도 있다. 허니콤 구조물은 선택적으로 하나 이상의 연결 튜브들을 또한 연결할 수도 있다. 허니콤 형상은 조인트 및/또는 전체 섀시의 강도를 증가시킬 수도 있고, 섀시 그 자체로부터 에너지 흡수를 허용할 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 패널들은 허니콤 구조물을 커버할 수도 있다. 예를 들어, 패널들은 구조물에 스티프니스 및 강성을 제공할 수도 있는 탄소 기반 (예컨대, 탄소 섬유) 패널들일 수도 있다. 대안적으로, 패널들은 알루미늄, 강, 철, 니켈, 티타늄, 구리, 황동, 은, 또는 이들의 임의의 조합물 또는 합금과 같은 금속으로 형성될 수도 있다. 허니콤 구조물은 패널들 사이에 끼워질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 패널들은 2 개 이상의 조인트들 사이에 제공될 수도 있다. 패널들은 내부에 허니콤 구조물을 가지고 2 개 이상의 조인트들을 연결할 수도 있다.

패널들은 차량들의 하부 부분들 (예컨대, 바닥, 벽들, 및/또는 로커들) 과 같은 차량들의 다양한 섹션들에 사용될 수도 있다. 패널들은 탄소 기반 재료들 (예컨대, 탄소 섬유) 또는 금속 재료들 (예컨대 알루미늄, 티타늄, 또는 스테인리스 강, 황동, 구리, 크로몰리 강, 또는 철) 로 만들어질 수도 있다. 본원에 검토한 대로 패널들은 또한 튜브들에 직접적으로 또는 노드들/조인트들을 통하여 연결될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 허니콤 구조물들은 패널들 사이에 끼어질 수도 있다. 허니콤 구조물들은 차량의 모든 패널들에 적용될 수도 있다. 대안적으로, 차량은 허니콤 구조물들 및 튜브 연결된 구조물들의 조합물을 가질 수도 있다. 경우에 따라, 노드들 및/또는 튜브들은 다양한 기법들을 사용해 노드들 또는 튜브들에 연결될 수도 있다. 예를 들어, 노드들 및/또는 튜브들은 허니콤 구조물들에 직접 인쇄될 수도 있다. 노드들 및/또는 튜브들은 접착제 및/또는 패스너들을 사용해 허니콤 구조물들에 부착될 수도 있다.

패널들은 노드 구성들 (예컨대, 돌출 패널 연결 특성부들) 을 사용해 서로 연결될 수도 있다. 노드들은 패널들에 접착, 인쇄, 또는 볼트 고정될 수도 있다. 대안적으로, 노드들은, 예컨대, 인쇄 기법에 의해 패널들에 포함될 수도 있다. 경우에 따라, 다수의 노드들은 혼합된 방법들을 사용해 패널에 부착될 수도 있고, 예컨대, 하나 이상의 노드들은 패널의 일부분에 접착되고, 하나 이상의 다른 노드들은 패널의 다른 부분에 볼트 고정된다. 패널은 또한 3D 인쇄 중 형성된 특정 노드 구조물들을 가질 수도 있다. 노드들을 패널들에 연결하는 방법들은 특정 노드들 및/또는 패널들의 기능들, 재료들, 형상들 및/또는 교체가능성에 기반하여 선택될 수도 있다. 경우에 따라, 패널의 특정 부분들은 허니콤 구조물을 아래에 노출시키기 위해 깎아낼 수 있고, 특정 구조물들 (예컨대, 노드들 또는 튜브들) 은 노출된 허니콤 구조물에 추가로 부착 (예컨대, 3D 인쇄) 될 수도 있다. 예를 들어, 노드들은 노출된 허니콤 구조물 안에 또는 상에 직접 인쇄될 수도 있다. 이런 부가적 인쇄된 노드들은 예를 들어 형상, 기능, 구조 및/또는 다른 특성을 확장하는 관점에서 패널들에 가요성을 제공할 수도 있다. 경우에 따라, 글루가 완전히 건조되기 전 조립이 지속될 수 있도록 접착제/글루 또는 볼트 고정 구조를 사용하여 패널들이 조인트들과 조립될 수도 있다.

허니콤 구조물은 차량의 그밖의 다른 부품에 제공될 수도 있다. 예를 들어, 허니콤 구조물은 하나 이상의 연결 튜브들에 일체화될 수도 있다. 허니콤 구조물은 연결 튜브 벽들 그 자체에, 또는 연결 튜브들의 내부 공간 안에 만들어질 수도 있다. 허니콤 구조물은 연결 튜브의 외부면에 인쇄될 수도 있다. 유사하게, 허니콤 구조물은 차체 패널에 제공될 수도 있다. 차체 패널은 스탬핑되고, 3D 인쇄되고, 몰딩되거나, 그밖의 다른 방식으로 형성될 수도 있다. 허니콤 구조물은 차체 패널에 일체화될 수도 있고 보디 패널의 실제 형상을 형성할 수도 있다. 대안적으로, 허니콤 구조물은 보디 패널의 외부에 인쇄될 수도 있다.

허니콤 구조물 그 자체는 충돌로부터 에너지를 흡수할 수도 있는 약간의 내부 변형을 허용할 수도 있다. 내부 변형은 일시적일 수도 있고 (예컨대, 허니콤 구조물이 충돌 중 변형될 수 있지만 그것의 원래 형태로 복귀할 수 있음) 또는 영구적일 수도 있다 (예컨대, 구겨질 수 있고 원래 형태로 복귀할 수 없음). 허니콤은 원하는 성능 특징을 제공하면서 충격 에너지를 흡수할 수 있는 노드에 대한 내장 구조 특성부 (예를 들어, 크러쉬 구조물) 의 예이다.

경우에 따라, 허니콤 구조물들 또는 다른 적합한 내부 구조물들이 금속 패널들과 조합하여 사용될 수도 있다. 예를 들어, 허니콤 구조물들이 금속 패널들 사이에 끼어질 수도 있다. 금속 패널들은 탄소 기반 패널들에 비해 더 양호한 연성을 제공하여서 금속 패널들이 천공 유형의 손상에 더 잘 견딜 수 있다. 허니콤 구조물과 금속 패널들의 조합은 변형 중 더 많은 에너지를 흡수하기 위해서 개별적으로 그리고/또는 집합적으로 작용할 수 있어서 더 양호한 안전 및 기타 성능 특성들을 제공할 수 있다. 대안적으로, 더 양호한 안전 특성을 요구하는 차량의 특정 패널들은 금속 패널들을 사용할 수도 있고, 반면에 차량의 다른 위치들에서 패널들은 차량의 전체 중량을 감소시키기 위해서 탄소 기반 패널들을 사용할 수도 있다.

도 14 는 조인트, 튜브들 또는 패널들과 같은 다양한 차량 부품들에 다양한 크러쉬 구조물들이 어떻게 제조되어 부가될 수 있는지 도시한다. 조인트들 또는 튜브들과 같은 다양한 차량 섀시 부품들 이외에 크러쉬 구조물들이 제공될 수도 있다. 크러쉬 구조물들은 차량 섀시에 의해 지지될 수도 있다. 크러쉬 구조물들은 부품에 일체로 내장될 수 있거나 대량 생산된 부품들에 부착 (예컨대, 볼트로 고정 또는 접착) 될 수도 있다. 경우에 따라, 조인트와 같은 하나 이상의 부품들은 크러쉬 구조물 (예컨대, 허니콤 구조물) 에 부착되도록 구성될 수 있는 스프레더 플레이트를 가질 수도 있다. 선택적으로, 스프레더 플레이트는 부품 (예컨대, 조인트) 과 일체로 형성될 수도 있고, 그리고/또는 부품에 3D 인쇄될 수도 있다. 스프레드 플레이트는 크러쉬 구조물과 용이한 부착을 허용할 수 있는 특성부들을 가질 수도 있다.

경우에 따라, 크러쉬 구조물들은, 탄소 섬유 튜브들이 대량 생산된 공통 부품들을 절단하여 형상화할 수 있는 것과 거의 동일한 방식으로 부가될 수 있다. 부착된 부품들을 사용하면 민감한 영역들에서 더 큰 처분 가능성을 허용할 수도 있다. 크러쉬 섹션들은 조인트들에 부착된 스프레더 플레이트들에 의해 접합될 수도 있다. 대안적으로, 복잡한 부착을 필요로 하지 않으면서 크러쉬 구조물들 (예컨대, 허니콤 구조물들) 을 수용하기 위해 큰 접촉 영역들을 가질 수 있는 (예를 들어, 그 위에 인쇄될 수 있는) 조인트들이 형성 (예를 들어, 인쇄) 될 수도 있다.

한 가지 가능한 구성에서, 에너지 흡수 재료의 압출된 섹션들이 제공될 수도 있다. 경량 내지 중량 게이지의 압출된 (또는 인쇄된) 재료 (예컨대, 알루미늄) 섹션은 원하는 치수로 절단될 수 있다. 톱 또는 워터 제트와 같은 임의의 유형의 절단 기구가 사용될 수도 있다. 부품 개구 및 공기 흐름을 위한 공간을 만들기 위해 절단이 수행될 수도 있다. 절단은 압출된 섹션들이 원하는 3 차원 형상을 형성하도록 허용할 수도 있다. 섹션들은 규칙적이거나 불규칙적인 프로파일을 가질 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 스페이스 프레임은 압출된 (또는 인쇄된) 섹션들 상의 스프레더 플레이트들에 부착할 수도 있다. 예를 들어, 스페이스 프레임은 알루미늄 상의 스프레더 플레이트들에 볼트 고정되고 본딩될 수도 있다. 스프레더 플레이트들은 차량으로 설치 전 또는 후 압출부들에 사전 부착될 수도 있다. 대안적으로, 하나 이상의 연결 (예컨대, 탄소 섬유) 튜브 구역들은 주 차량 구조물로부터 조인트를 받아들이기 위해 트리밍될 수 있는 압출부에 제공될 수도 있다. 경우에 따라, 크러쉬 구조물은 차량의 다양한 특성부들을 수용하도록 트리밍될 수도 있다. 예를 들어, 라디에이터용 홀이 절단될 수도 있다. 크러쉬 구조물은 부품들 또는 유체 흐름 (예컨대, 공기 흐름) 을 위한 원하는 통로를 허용하도록 형상화될 수도 있다. 부가적으로, 관통홀들을 갖는 압출부들은 그것의 다공성을 이용하여 라디에이터 또는 기타 냉각 또는 호흡 시스템들로 공기 흐름을 허용할 수도 있다.

하나 이상의 스프레더 플레이트들은 연결 튜브를 수용하기 위해서 조인트 포인트를 가질 수도 있다.

크러쉬 섹션 (예컨대, 허니콤 구조물) 은 차량의 원하는 섹션 (예컨대, 차량의 전방 단부) 에 맞도록 3 차원으로 형상화될 수도 있다. 이것은 조인트들 또는 차량 섀시의 다른 부분들과 메이팅할 수도 있는 크러쉬 구조물들을 만드는 모듈러 방식을 제공할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 경량의 허니콤 패널들 (예컨대, 알루미늄 허니콤 패널들) 은 크러쉬 구조물을 제조하는데 사용될 수도 있다.

도 15 는 차량의 하나 이상의 부품들에 제공될 수도 있는 내부 기하학적 구성들의 실시예를 제공한다. 차량 섀시에 의해 둘러싸인 조인트, 연결 튜브, 패널 또는 공간과 같은 차량 부품 내에 다양한 3 차원 기하학적 구성을 형성 (예컨대, 인쇄) 함으로써 부품의 강도를 증가시킬 수도 있다. 예를 들어, 노드 내에서 3 차원 기하학적 구성들을 인쇄하면 강도를 증가시키고 벽 두께 감소를 허용할 수도 있다. 유사하게, 튜브 내에서 3 차원 기하학적 구성들을 인쇄하면 강도를 증가시키고 벽 두께 감소를 허용할 수도 있다. 부품 내 기하학적 구조는 부품의 얇은 벽을 보상할 수도 있고 여전히 중공 구성을 유지하면서 부품의 천공이나 손상에 대해 보호할 수도 있다. 예를 들어, 조인트는 중공 구성을 유지하면서 천공이나 손상으로부터 보호될 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 조인트 또는 다른 부품 내의 내부 구조는 인간의 뼈와 유사한 기하학적 구조로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 조인트는 인간의 뼈와 같은 인쇄된 코어 기하학적 구조를 가질 수도 있다. 내부 구조물은 규칙적일 필요는 없고 원하는 부품 특징을 기반으로 개별적으로 설계될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 조인트는 제 2 조인트와 다른 내부 구조물을 가질 수도 있다. 경우에 따라, 내부 구조물은 유기적 구성을 가질 수도 있고 규칙적 패턴을 가질 필요는 없다. 이것은 재료를 부가하지 않고 조인트의 후프 강도를 증가시킬 수 있는데 왜냐하면 이 기하학적 구조를 형성하는데 사용되는 이 재료는 벽 두께로부터 취할 수 있기 때문이다. 3 차원 구조물은 조인트 벽 자체에 내장되거나, 조인트의 내부 공동 내에 제공되거나, 조인트의 외부면에 제공될 수도 있다.

조인트들 내에 허니콤 또는 골형 특성부들과 같은 내부 구조물들을 인쇄하는 것 이외에, 구조물들 (예컨대, 허니콤, 골형 또는 다른 3 차원 특성부들) 이 연결 튜브들 내로 연장될 수도 있다. 조립하는 동안, 튜브들은 튜브들 안으로 연장되는 구조물들 위로 슬라이딩될 수도 있다. 또한, 구조물 (예컨대, 허니콤, 골형 또는 다른 3 차원 특성부들) 을 조인트로부터 분리시키는 것이 가능할 수도 있다. 구조물들은 여전히 연결 튜브들 내에 배치될 수 있지만 조인트의 일부가 될 수는 없다. 보강재가 가장 필요한 부분에 보강재가 바로 부가된 질량이 최소화되거나 감소될 수도 있다. 예를 들어, 벤딩시 튜브의 중심은 구조물들의 존재로부터 이익을 얻을 수도 있다.

구조물들 (예컨대, 허니콤, 골형, 또는 다른 3 차원 특성부들) 은 (예컨대, 조립 중 튜브들이 제 위치로 슬라이딩될 때) 연결 튜브들의 외부에 부가될 수도 있다. 구조물들은 조인트들에 가까운 베이스에서 이로울 수도 있고, 여기에서 시트 파단은 위험 요소이다. 외부 보강재들은 조인트에 일체화될 수도 있고 또는 조인트와 독립적인 피스일 수도 있다. 경우에 따라, 내부 보강재들과 유사하게, 외부 보강재들은 그것이 가장 필요한 곳에 제공될 수도 있다. 전술한 대로, 구조물들은 임의의 형상을 가질 수도 있다. 구조물들은 3 차원 형상을 갖는다. 구조물들은 뼈와 같이 다공성일 수도 있고, 또는 허니콤과 같이 중공 구역들을 갖는 규칙적 구조물들을 포함할 수도 있다. 구조가 질량보다 더 중요하다면, 보강재들은 중실 구역들을 가질 수도 있다. 구조물들은 부가적 강도 및/또는 스티프니스를 제공할 수도 있다. 구조물들은 충격으로부터 에너지를 흡수하고 그리고/또는 구겨지도록 설계될 수도 있고 또는 그렇지 않을 수도 있다.

차량의 하나 이상의 부품들 (예컨대, 조인트, 튜브, 패널) 은 변형에 의해 충격 에너지를 흡수하도록 구성된 크럼플 존을 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 각각의 조인트, 튜브, 또는 패널은 크럼플/크러쉬 존을 가질 수도 있다.

차량 섀시의 임의의 부품들은 두께와 같은 제어된 치수로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 조인트 또는 연결 튜브는 제어된 벽 두께로 형성될 수도 있다. 벽 두께는 제조 프로세스의 설계 단계 중 결정될 수도 있다. 차량 섀시 및/또는 부품이 변형되는 방법에 따라 가변 벽 두께가 제공될 수도 있다. 이러한 변형은 충돌시 또는 차량의 정기적 사용 중 발생할 수 있다. 변형 경로 및/또는 부품에 의해 흡수된 에너지는 부품 (예를 들어, 인쇄된 조인트) 을 따라 단면 기하학적 구조를 제어함으로써 제어될 수도 있다. 차량의 부품들은 충돌한 경우에 원하는 경로를 따라 차량 섀시 내에서 에너지를 라우팅하도록 형성될 수도 있다.

경우에 따라, 충돌한 경우에 섀시의 다양한 부품들에서 파괴 방법이 제어될 수도 있다. 예를 들어, 섀시의 각각의 조인트 및/또는 연결 튜브에 대한 파괴 방법이 제어될 수도 있다. 포인트의 기하학적 구조 및/또는 굴곡은 충돌시 부품 (예컨대, 조인트, 튜브) 이 어떻게 변형될 수 있는지 제어하도록 변경될 수도 있다. 원하는 파괴 포인트는 다른 섹션들보다 더 얇은 벽들로 설계될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 원하는 파괴 포인트는 다른 섹션들보다 더 약하거나 더 부서지기 쉬운 재료로 형성될 수도 있다.

조인트 (또는 그밖의 다른 부품) 는, (예컨대, 충돌 또는 다른 이벤트로 인해) 차량 뒤틀림이 발생할 때, 인접한 부품들은 하중을 노드들로 전달하여서, 하중을 구조 특성부들 (예컨대, 케이지 구조물) 로 전달하도록 인접한 부품들을 위치시키고 그리고/또는 수용하도록 설계된 특성부들을 가질 수도 있다. 조인트 특성부에 대한 본원에서 임의의 설명은 연결 튜브 또는 보디 패널과 같은 차량의 그밖의 다른 부품에 적용될 수도 있다.

조인트는 조인트 안으로 설계된 밸리 (예컨대, 틈새) 를 포함할 수도 있다. 밸리는 보디 패널과 하중을 공유하는 것을 돕도록 보디 패널의 에지 또는 보디 패널의 분지 (offshoot) 를 잡도록 설계될 수도 있다. 밸리가 대응하는 패널에 근접할 수도 있고, 차량 뒤틀림 (예컨대, 충돌과 같은 변형 이벤트) 이 시작되면 패널을 수용하도록 설계될 수도 있다. 대안적으로, 밸리는 조립 중 패널이 의도적으로 삽입되도록 할 수도 있다. 삽입된 패널은 접착제로 밸리에 부착될 수도 있다. 따라서, 조인트의 일부분은 차량의 다른 부품들을 지지하는데 사용될 수도 있다.

이 구성은 유리하게도 다양한 부품들 사이에 간극을 허용하고 추가 연결 기구들 (예를 들어, 볼트들) 을 필요로 하지 않을 수도 있다. 이것은 제조 시간, 복잡성 및/또는 차량 질량의 감소를 유발할 수도 있다. 이러한 구성은 패스너가 없거나 심지어 조립된 위치에 접촉함에도 불구하고, 일단 변형이 발생하면 통상적인 사용 중 또는 충돌 중 차량의 부품들이 서로 지지할 수 있도록 허용할 수도 있다.

접착제 적용 특성부들이 차량에 제공될 수도 있다. 접착제 적용 특성부들은 전술한 대로 내부 라우팅 특성부들과 유사할 수도 있다 (예컨대, 튜브 부착 포인트에 사용된 것들). 접착제가 공동의 인터페이스 영역에 부가되는 동안, 적용 특성부들은 작업자가 밸리 표면의 조인트에 진공을 적용하도록 허용할 수도 있다. 노드/튜브 연결 기구들과 유사하게, 진공이 적용될 때 간단한 고무 가스켓을 사용하여 밀봉을 보장할 수도 있다. 이것은 또한 노드들에 인쇄된 슬롯들로 기존의 단일체 (uni-body) 스탬핑의 접착을 허용할 수도 있다. 슬롯들은 조인트들로 제조된 차량 구역들과, 단일체 구성으로 제조된 차량 구역들 사이 인터페이스로서 역할을 할 수도 있다. 평면 기반의 하중 공유가 바람직한 경우, 이러한 특성부들을 사용하는 위치의 노드를 보강하는데 스탬핑 또는 보디 패널이 사용될 수 있다. 부가적으로, 보디 패널 또는 다른 시트형 구조물은 스탬핑되기 보다는 인쇄될 수도 있다.

경우에 따라, 조인트는 안내 특성부를 가질 수도 있고 안내 특성부는 차량 섀시의 다른 부분이 그것을 통하여 또는 그것을 따라/인접하여 통과할 수 있도록 허용할 수 있다. 예를 들어, 가이드 특성부는 (비록 비충돌 이벤트 중 제 위치에 유지하도록 접착될 수 있지만) 조인트 엔드 포인트로 단단히 부착되지 않으면서 다른 부분이 통과할 수 있도록 허용할 수 있는 홀일 수도 있다. 경우에 따라, 조인트들은 변형 이벤트 동안 연결 튜브로부터 반동력을 받을 수 있고, 바람직하지 않은 위치, 방향 또는 랜덤한 위치로 변형 또는 변위시키기 보다는 제어된 방식으로 (예컨대, 제어된 라인을 따라) 변형되게 할 수 있다. 예를 들어, 중간-프레임-레일 조인트는 운전자의 발쪽으로 시프트하기보다는 정면 충돌시 후방으로 변형되게 할 수 있는 안내 특성부 (예를 들어, 피드 스루 (feedthrough) 특성부) 를 갖는다. 안내 특성부는 다양한 부품들 (예컨대, 튜브들, 패널들, 조인트들) 의 제어된 변형 및/또는 안내를 제공할 수 있어서, 충돌시, 잠재적으로 승객에게 해를 끼칠 수도 있는 방식으로 부품들이 이동하지 않으면서 에너지 일부를 흡수할 수도 있다. 변형 중 움직이는 부품들은 한 명 이상의 승객 또는 민감한 부품들 (예컨대, 연료 탱크 또는 라인) 로부터 멀리 가이드될 수도 있다. 안내 특성부들은 선택적으로 구조적으로 보강되어 원하는 안내 결과를 제공할 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 연결 튜브들은 다양한 단면 기하학적 구조들을 가질 수도 있다. 원형 단면들을 가지는 튜브들을 사용하면 일부 영역들에서 차량의 이용가능한 공간 (real estate) 내에 잘 패키징되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 차량 내측에서 필러들에 가까운 영역에서, 튜브들이 너무 커져서 창문을 통해 시야가 방해받지 않으면서, 머리를 부딪치는 이벤트 중 헤더 및 필러 커버에서 충분한 소성 변형을 얻는 것이 어려울 수도 있다. 경우에 따라, 선택된 단면 형상들을 갖는 연결 튜브들이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 에어포일과 유사한 단면 형상이 사용될 수도 있다. 편평한 튜브들은 대량 생산되거나 필요에 따라 만들어질 수 있다. 차량들은 필요할 때 일반적인 편평한 튜브들 또는 에어포일형 튜브들을 사용할 수도 있다. 튜브들은 그밖의 다른 단면 형상을 가질 수도 있다. 단면 형상은, 튜브들이 사용될 공간에 맞도록 설계될 수도 있다. 단면 형상의 예로는, 원형 단면들, 난형 단면들, 타원형 단면들, 삼각형 단면들, 사각형 단면들, 오각형 단면들, 육각형 단면들, 팔각형 단면들, 별 모양 단면들, 초승달 모양 단면들, 눈물 방울 모양 단면들, 에어포일 모양 단면들, 또는 그밖의 다른 형상을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 노드들에서 접착 밀봉을 달성하도록 난형 O-링들이 존재할 수도 있다. 튜브들은 설계자가 선택된 영역들 (예컨대, 필러들, 롤-바들) 에 저프로파일 구조를 가지도록 허용할 수도 있다. 튜브들은 또한 보디 외측에서 사용될 때 공기 역학에 유용할 수도 있다. 튜브 치수들 및/또는 형상들은 가변적일 수도 있고 차량의 다양한 부품들에 맞도록 선택될 수도 있다. 조인트들은 대응하는 튜브들을 연결하도록 대응하는 형상의 프롱들을 가질 수도 있다.

튜브들은 직선형일 수도 있고, 곡선형일 수도 있고, 또는 만곡된 구성들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 표준 튜브가 안전 요건을 충족시킬 수 있는 방식으로 패키징되지 않을 때 곡선형 부재들이 사용될 수도 있다. 이것은 만곡된 연결 튜브를 사용하여 달성될 수도 있다. 그것은, 보다 복잡한 경로를 따라 하중 및/또는 에너지를 전달할 수 있도록 만곡될 수 있는 압출 재료 (예컨대, 알루미늄 또는 기타 금속) 튜브들로도 달성될 수 있다. 단면 치수 및 형상 이외에, 종방향 기하학적 구조 및/또는 형상이 튜브 설계에서 고려될 수도 있다.

본원에 설명된 임의의 특성부들은 조인트의 나머지와 함께 또는 조인트에 부가하여 인쇄될 수도 있다. 예를 들어, 본원에서 설명된 다양한 특성부들 (예컨대, 센터링 특성부들, 니플들, 통로들 등) 을 포함하는 전체 조인트는 단일 단계로 인쇄되어 단일의 일체형 재료로 형성될 수도 있다. 대안적으로, 특정 특성부들은 기존의 조인트 부품에 인쇄될 수도 있다. 예를 들어, 중심 특성부는 기존의 수용기 포트에 인쇄될 수도 있다.

차량 섀시는 조인트들 및 연결 튜브들로 형성될 수도 있다. 경우에 따라, 스페이스 프레임은 복잡한 3 차원 케이지를 형성할 수도 있다. 경우에 따라, 미니-3 차원 매트릭스는 더 작은 조인트들 및/또는 튜브들로 형성될 수도 있다. 매우 다양한 조인트 및/또는 튜브 사이즈들은 다양한 목적을 위해 차량 섀시 전체에 제공될 수도 있다. 예를 들어, a-필러가 차량 바닥과 만나는 영역에서, 간단한 구조물들 사이에서 적절한 하중 분산을 달성하는 것이 어려울 수도 있다. 이것은 정면 충돌 중 풋-웰 (foot-well) 구역의 붕괴로 이어질 수도 있다. 미니-매트릭스 구조물이 이 구역들에 제공될 수 있어서, 일반적으로 스탬핑에 의해서만 달성되는 전이에 가까울 수 있는 3 차원 케이지를 만들기 위해서 조인트들과 튜브들의 더 작은 네트워크가 사용될 수도 있다. 이 미니-매트릭스 구조물은 인쇄된 부품에서 전체 인터페이스를 만드는 스탬핑 구조물보다 무게가 더 적을 수도 있다. 미니-매트릭스는 판금의 통합에 비해 다른 장점을 가질 수도 있다. 설계 및 조립의 부가적 가요성이 달성될 수도 있다. 이 미니-매트릭스는 조인트-기반 시스템으로 전환함으로써 전통적인 단일체 차량의 일부 스탬핑을 대체할 수도 있다. 미니-매트릭스는 더 큰 매트릭스보다 더 다양한 형상 또는 체적에 맞출 수도 있다.

앞서 검토한 대로, 차량 섀시는 복잡한 구조 형상을 가질 수도 있다. 일부 위치에서, 튜브들을 여러 각도에서 커플의 다른 조인트들로 이르게 할 필요가 있는 차체를 조립하는 것이 어려울 수도 있다. 튜브들을 동시에 삽입하는 것이 어려울 수도 있고, 또는 기하학적 구조는 (최종 바와 같은) 다양한 부품들을 삽입시키는 것을 어렵게 할 수도 있다. 하나 이상의 연결된 (예컨대, 볼트 고정되거나 부착된) 부재들을 가지는 것이 유리할 수도 있다. 조인트들은 핀 구성으로 볼트 고정될 수도 있는 크로스-부재들을 포함할 수도 있다. 조인트들은 하중을 더 잘 분산시키기 위해서 상당한 표면적을 공유할 수 있는 방식으로 서로 접속 (예컨대, 볼트 고정, 부착) 될 수도 있고, 여러 차원에서 반력을 제공할 수도 있다. 볼트 고정이 설명되지만, 조인트들은 그밖의 다른 방식으로 서로 연결될 수도 있다. 이것은 커플 조인트들이 변형시 단일 슈퍼-조인트로서 잠재적으로 작동하도록 허용할 수도 있다. 경우에 따라, 조인트들이 서로 부착되기 전 일부 부품들은 조인트들에 사전 연결될 수도 있다.

차량 섀시의 하나 이상의 부품들은 충돌 중 부분들의 움직임을 억제하는데 도움을 줄 수 있는 코드 또는 다른 기구를 가질 수도 있다. 예를 들어, 고 강도 재료 (예컨대, 케블러) 로 만들어진 코드는 충돌한 경우에 파단된 조인트 및/또는 섀시 부재들의 변위를 제어하도록 조인트에 일체화될 수도 있다. 코드는 주변 영역들로 섀시 부품들의 돌출을 억제할 수도 있다. 코드는 조인트 내에 제공될 수도 있고 그리고/또는 조인트 내에 코드들의 네트워크를 제공할 수도 있다. 코드는 조인트를 다른 부품들에 연결할 수도 있고 또는 그렇지 않을 수도 있다. 경우에 따라, 코드는 차량 섀시의 다수의 부품들을 통하여 또는 차량 섀시의 전체를 통하여 라우팅될 수도 있다. 코드는 충돌한 경우에 코드에 연결된 피스들이 떨어져 나가는 것을 방지할 수도 있다. 코드는 다른 부품들이 코드를 통과하는 것을 방지할 수도 있다. 예를 들어, 피스가 움직이고 있다면, 코드가 피스를 잡아 피스가 코드를 지나서 이동하는 것을 방지할 수 있다.

선택적으로, 열의 생성을 통해 충돌로부터 에너지를 소산시킬 수 있는 노드들의 경로 간섭 특성부들이 제공될 수도 있다. 경로 간섭 특성부들은 인쇄 제어될 수도 있다. 이 특성부들은 조인트에 인쇄될 수 있어서, 가능한 간섭 및 더 많은 에너지 소산을 위해 표면적을 증가시킨다. 특성부들은 조인트의 내부면 및/또는 외부면에 제공될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 특성부들은 중첩될 수도 있는 부품들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 내부 부품 및 외부 부품이 제공될 수도 있고, 여기서 내부 부품은 외부 부품의 일부분 안에 존재할 수도 있다. 예를 들어, 내부 조인트는 외부 조인트 안에 제공될 수도 있고, 또는 제 1 조인트의 일부분 (예컨대, 제 1 프롱) 은 제 2 조인트의 일부분 (예컨대, 제 2 프롱) 안에 제공될 수도 있다. 충돌한 경우에, 내부 부품은 외부 부품으로 가압될 수도 있다. 경우에 따라, 이 가압 동작의 결과로서 감쇠 (dampening) 효과가 제공될 수도 있다. 일부 운동 에너지를 흡수하여 그것을 열로 변환시킬 수 있는 간섭 특성부들이 존재할 수도 있다. 경우에 따라, 간섭 특성부들은 직접 접촉을 포함할 수 있고, 마찰 끼워맞춤은 피스들이 함께 긁혀 열을 발생시킬 수 있다. 경우에 따라, 일단 변형이 발생하면, 그것은 되돌릴 수 없다.

일부 실시형태들에서, 조인트들은 하나 이상의 센서들을 갖출 수 있는 스마트 조인트일 수도 있다. 센서들은 조인트들의 내부에 있을 수도 있고 그리고/또는 조인트들의 외부에 있을 수도 있다. 센서들은 조인트 구조물 안에, 조인트의 내부면 또는 조인트의 외부면 상에 만들어질 수도 있다. 센서들은 조인트 상에 또는 안에 인쇄될 수도 있다. 경우에 따라, 센서들은 조인트에 부착될 수도 있다. 조인트는 선택적으로 센서들에 부착 구역을 제공할 수도 있는 하나 이상의 인쇄된 특성부들을 가질 수도 있다. 부착 구역은 대응하는 센서에 특정할 수도 있는 기하학적 구조 또는 다른 특성부를 가질 수도 있다. 연결 튜브들과 같은 차량의 다른 부품들은 선택적으로 센서들을 가질 수도 있다. 유사하게, 이러한 센서들은 인쇄되거나 그렇지 않으면 부품들과 일체로 형성될 수도 있고, 또는 부품들에 부착될 수도 있다. 일체화된 조인트 센서들은 중대한 고장을 방지하고 그리고/또는 고장이 발생할 경우 (또는 고장 상태가 절박한 경우) 사용자에게 알리는 것을 돕도록 로컬 부품들의 움직임을 검출할 수도 있다. 센서들은 구조적 결함 및/또는 유체 누설을 감지할 수도 있다. 센서들은 온도를 검출할 수도 있다. 센서들은 연소 이벤트를 방지하는 것을 도울 수도 있다. 센서들은 저장 및 프로세싱을 위해 로컬 또는 원격 제어기로 부품들의 히스토리 (예컨대, 그것이 겪은 임의의 충돌 등) 에 대한 정보를 수집 및/또는 전송하도록 구성될 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 센서들은 3D 인쇄 프로세스를 통하여 조인트에 일체화될 수도 있다. 센서는 조인트 또는 튜브의 중대한 고장을 검출할 수도 있다. 이것은 차량에 의한 특정 작용을 유발할 수도 있다. 예를 들어, 이것은 에어백, 능동 안전 시스템들, 화재 진압을 유발할 수도 있고, 그리고/또는 경고를 제공할 수도 있다. 경고는 운전자에게 고장의 심각도 및/또는 유형을 나타낼 수도 있다. 위험한 고장 가능성이 높으면 운전자가 차량을 더 운전하는 것을 방지할 수도 있다. 일체화된 센서는, 차량의 조인트 또는 다른 부품들이 충돌 후 서비스에 적합한지 여부를 결정할 수도 있다. 이들이 서비스에 적합하다면, 차량이 작동을 계속하도록 허용될 수도 있다. 이들이 서비스에 어느 정도 적합하다면, 차량은 제한된 기능성 (예컨대, 제한된 유형의 기능, 제한된 속도, 제한된 거리, 제한된 시간) 을 허용하여서 사용자가 추가 테스트 및/또는 수리를 위한 위치로 도달할 수 있다. 이들이 서비스에 적합하지 않으면, 차량이 자동으로 정지될 수 있다.

경우에 따라, 센서들을 가지는 검사 조인트들은 재사용 가능할 수도 있다. 경우에 따라, 조인트에 대해 돌발 고장이 검출되지 않는 한, 센서를 구비한 조인트가 재사용될 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 센서들은 하나 이상의 전자 부품을 포함할 수도 있다. 센서들은, 차량이 서비스에 적합한지 여부를 결정하는 차량의 제어기에 전송될 수 있는 신호를 발생시킬 수도 있다. 대안적으로, 신호는 부가적 기능을 수행할 수도 있는 원격 제어기 또는 저장 장치로 전송될 수도 있다. 차량의 제어기는 차량의 안전에 초점을 맞출 수도 있다. 대안적으로, 차량의 제어기는 차량의 실제 추진 및/또는 주행과 관련된 기능들을 비롯한 부가적인 기능들을 수행할 수도 있다.

조인트가 더이상 서비스에 적합하지 않게 할 수 있는 이벤트를 경험했는지 여부를 나타낼 수도 있는 조인트 내로 기계적 특성부들이 인쇄될 수도 있다. 이것은 내부 응력, 압력, 온도, 경험된 힘 (예컨대, G) 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 조건들을 나타낼 수 있다. 기계적 특성부들은 부품 상에서 시각적으로 식별할 수 있는 너브들 또는 돌출부들과 같은 물리적 특성부들을 선택적으로 포함할 수도 있다. 조인트가 특정 조건을 경험할 때, 너브 또는 돌출부가 변형되거나 평평해지거나 전단될 수도 있다. 이러한 기계적 효과는 조건의 크기 및/또는 방향에 의존할 수도 있다. 경우에 따라, 다수의 너브들 또는 돌출부들과 같은 다수의 기계적 특성부들이 제공될 수도 있고 기계적 특성부들이 다양한 기계적 효과를 겪는 정도에 따라 조건에 대한 정보를 수집할 수 있도록 다른 레벨의 크기 및/또는 다른 방향에 대해 조정될 수도 있다. 예를 들어, 충돌 크기가 제 1 한계를 초과할 때 제 1 너브가 평탄화되도록 구성되고, 충돌 크기가 제 1 한계보다 큰 제 2 한계를 초과할 때 제 2 너브가 평탄화되도록 구성되고, 단지 제 1 너브만 평탄화된다면, 제 1 한계와 제 2 한계 사이 크기를 갖는 충돌이 발생한 것으로 결정될 수도 있다.

기계적 특성부들은 육안 검사시 정보를 제공할 수도 있다. 경우에 따라, 조인트가 더이상 서비스에 적합하지 않다면, 기계적 특성부들은 사용자에게 경고를 전송할 수 있는 제어기와 통신할 수도 있다. 조인트가 더이상 서비스에 적합하지 않을 때 기계적 특성부는 전자 통신을 전송할 수도 있다. 조인트가 더이상 서비스에 적합하지 않을 때 기계적 특성부들은 시각적 표시를 제공할 수도 있다. 경우에 따라, 기계적 특성부들은 조인트 및/또는 차량에 대한 이진 가동 가능/가동 불가능 표시 (binary go/no-go indication) 를 제공할 수도 있다. 대안적으로, 그것은 잠재적인 고장 유형이나 조인트에 미치는 영향에 대한 세부 사항을 제공할 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 조인트 또는 튜브와 같은 차량의 부품이 가압될 수도 있다. 정압 조인트 또는 노드는 부가적 챔버들 및/또는 대기로의 압력 방출을 제어할 수 있는 특성부를 가질 수도 있다. 부가적 챔버들로의 방출은 결국 대기로 방출될 수 있다. 조인트 및/또는 튜브는 유체 (예컨대, 가스 유체, 액체 유체) 를 사용해 가압될 수도 있다. 압력의 방출을 제어할 수도 있는 특성부는 조인트 상의 일체화된 인쇄 특성부일 수도 있다. 특성부는 조인트의 외부 또는 내부 부분에 제공될 수도 있다. 경우에 따라, 특성부는 투과성 또는 반투과성 표면들, 밸브들, 도관들, 펌프들 또는 그밖의 다른 특성부들을 포함할 수도 있다. 경우에 따라, 압력은 제어된 경로를 따라 에너지를 소산시키는데 사용될 수도 있다.

가압 가스는 또한 차량 섀시의 고장 표시기로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 차량 섀시 및/또는 차량 섀시의 부품들은 가압 가스로 충전될 수도 있다. 임의의 압력 손실은 구조적 문제를 나타낼 수도 있다. 예를 들어, 조인트들이 가압 가스로 충전되고, 조인트들 중 하나에서 압력 손실이 검출된다면, 그 조인트는 균열 또는 다른 구조적 문제에 의해 누설을 발생시킬 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 차량 섀시 및/또는 차량 섀시의 부품들은 공기보다 가벼운 가스로 충전될 수도 있다. 가스는 불활성 가스일 수도 있다. 가스는 가연성으로 되기 쉽지 않은 가스일 수도 있다. 예를 들어, 차량 섀시 및/또는 부품들은 헬륨으로 충전될 수도 있다. 이것은 차량의 중량을 감소시키는데 유용할 수도 있다. 차량이 항공 차량일 때 차량의 중량을 감소시키는 것이 유용할 수도 있다. 이것은 차량의 연료 효율성을 개선할 수도 있다. 가스는 정압으로 충전될 수도 있고, 또는 주위 압력으로 있을 수도 있다.

다른 실시예에서, 차량 섀시 및/또는 차량 섀시의 부품들은 연료로 충전될 수도 있다. 연료는 차량을 위한 액체 연료 또는 가스 연료일 수도 있다. 연료는 가솔린일 수도 있다. 연료는 디젤 연료일 수도 있다. 연료는 압축 천연 가스 (CNG) 일 수도 있다.

하나 이상의 센서들은 차량 섀시 및/또는 차량의 임의의 부품들 (예컨대, 조인트, 튜브) 내에서 유체의 누설을 검출하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 차량의 가압된 부품 내에서 예상치 못한 압력 강하가 검출될 수도 있다. 차량의 다양한 부분으로부터 누설은 제어기 또는 사용자에게 검출 및/또는 표시될 수 있다.

조인트 제조의 3D 인쇄 방법은 고효율 제조 프로세스일 수도 있다. 장비의 단일 세트는 다양한 세부 특성부들을 구비한 다양한 조인트 기하학적 구조들을 생성하도록 구성될 수도 있다. 생산은 전통적인 제조 방법들에 비해 더 낮은 시간 및 비용 요건을 가질 수 있고, 또한 프로세스는 소량 생산에서 대량 생산까지 쉽게 조정될 수도 있다. 프로세스는 전통적인 제조 방법들에 비해 우수한 품질 관리를 제공할 수 있고, 이것은 잘못 만든 부품들 및 품질 관리 기준을 충족시키지 못할 수도 있는 부품들을 다시 만드는데 필요한 시간과 연관된 낭비를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태들이 본원에 도시되고 설명되었지만, 본 기술분야의 당업자에게는 그러한 실시형태들이 단지 예로서 제공된다는 점이 명백할 것이다. 본 발명은 명세서 내에 제공된 특정 실시예들에 의해 제한되지 않도록 의도된다. 본 발명은 전술한 명세서를 참조하여 설명되었지만, 본원의 실시형태들에 대한 설명 및 도시는 제한적인 의미로 해석되지 않도록 되어 있다. 본 발명을 벗어나지 않으면서 다양한 변형, 변화 및 치환이 이제 본 기술분야의 당업자들에게 떠오를 것이다. 또한, 본 발명의 모든 양태들은 다양한 조건들 및 변수들에 의존하는 본원에 설명된 특정 서술, 구성 또는 상대적인 비율에 제한되지 않는다는 점이 이해될 것이다. 본원에 기술된 본 발명의 실시형태들에 대한 다양한 대안예들이 본 발명을 실시하는데 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 또한 이러한 대안예들, 수정예들, 변형예들 또는 등가물을 포함할 것으로 고려된다. 하기 청구항들은 본 발명의 범위를 규정하고, 이 청구항들의 범위 내에 있는 방법들 및 구조물들 및 그 등가물은 이에 의해 커버되도록 의도된다.

Claims (37)

1. 차량용 구조물로서,
   허니콤 형상 또는 다른 기하학적 또는 유기 내부 구조물들을 가지는 복수의 패널들 또는 튜브들; 및
   복수의 조인트 부재들로서, 각각의 조인트 부재는 3 차원 구조물을 형성하도록 적어도 서브세트 (subset) 의 복수의 패널들 또는 튜브들과 메이팅하도록 구성되는, 상기 복수의 조인트 부재들을 포함하고, 상기 복수의 조인트 부재들은 접착제의 주입 또는 진공을 수용하도록 형성된, 3D 인쇄된 내부 경로들을 포함하고,
   상기 내부 구조물들은 3D 인쇄에 의해 형성되는, 차량용 구조물.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 패널들 또는 튜브들 또는 상기 복수의 조인트 부재들 중 적어도 하나는 한계력을 초과하는 차량의 충돌시 제어되고 지시된 (directed) 방식으로 파괴 또는 변형되도록 설계되는, 차량용 구조물.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 조인트 부재들은 3D 인쇄에 의해 형성되는, 차량용 구조물.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 조인트 부재들은 3D 인쇄된 특성부들 (features) 을 통하여 연결되고, 상기 3D 인쇄된 특성부들은 보스들 및 채널들을 포함하고,
   상기 보스들 및 채널들은, 접착제가 도포되기 위하여, 접착제의 주입 및 진공의 도입을 허용하는 밀봉된 챔버들을 형성하도록 설계된, 차량용 구조물.
6. 제 1 항에 있어서,
   복수의 튜브들은 적어도 하나의 조인트 부재와 메이팅하는, 차량용 구조물.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 패널들 중 적어도 하나의 패널은 적어도 하나의 조인트 부재 또는 다른 패널과 연결되도록 마운팅 특성부들을 포함하는, 차량용 구조물.
8. 제 1 항에 있어서,
   적어도 서브세트의 상기 3 차원 구조물은 제거가능하고 다른 세트의 부품들과 교체되어서 차량에 원하는 안전 또는 성능 특징을 제공하는, 차량용 구조물.
9. 차량 섀시 지지 부품으로서,
   외부면에 의해 경계가 한정된, 3D 인쇄된 내부 구조물을 포함하는 적어도 하나의 패널; 및
   차량 섀시 지지 부품이 차량의 하나 이상의 다른 구조 부재들과 연결될 수 있도록 허용하는 하나 이상의 마운팅 특성부들을 포함하는 적어도 하나의 3D 인쇄된 노드를 포함하고,
   상기 적어도 하나의 패널의 상기 내부 구조물은 상기 적어도 하나의 패널의 일부분을 통하여 노출되고, 상기 적어도 하나의 3D 인쇄된 노드는 노출된 상기 내부 구조물의 일부분과 연결되도록 형성되고,
   상기 3D 인쇄된 노드는, 접착제의 주입 또는 진공을 수용하도록 형성된, 3D 인쇄된 내부 경로들을 포함하는, 차량 섀시 지지 부품.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 내부 구조물은 직접 금속 레이저 소결 또는 다른 접합 기법을 통하여 상기 차량 섀시 지지 부품에 부가되는 3D 인쇄된 특성부들과 접합되는, 차량 섀시 지지 부품.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 내부 구조물은 다음과 같은 3 차원 구조물들: 허니콤 구조물, 골형 (bone) 구조물, 다공성 구조물, 사면체 브레이싱, 및 주상 (columnar) 구조물, 압출 부재들 중 적어도 하나를 포함하는, 차량 섀시 지지 부품.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 패널은 상기 적어도 하나의 패널의 상기 외부면을 형성하는 제 1 시트 및 제 2 시트를 포함하고, 상기 내부 구조물은 상기 제 1 시트와 상기 제 2 시트 사이에 있는, 차량 섀시 지지 부품.
13. 삭제
14. 제 9 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 구조 부재들은 상기 차량 섀시 지지 부품과 메이팅되도록 하나 이상의 연결 특성부들을 가지는 적어도 하나의 조인트 부재를 포함하는, 차량 섀시 지지 부품.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 조인트 부재는 3D 인쇄기에 의해 형성되는, 차량 섀시 지지 부품.
16. 제 9 항에 있어서,
    기능 부품들을 수용하도록 삽입 특성부들을 더 포함하고, 상기 기능 부품들은 차량에서 다른 부품들에 대한 상기 차량 섀시 지지 부품의 위치를 결정하기 위한 노드 부재들인, 차량 섀시 지지 부품.
17. 삭제
18. 차량용 구조물로서,
    복수의 패널들, 압출부들, 주조부들, 몰딩부들 또는 튜브들; 및
    복수의 조인트 부재들로서, 각각의 조인트 부재는 3 차원 구조물을 형성하도록 적어도 서브세트의 복수의 패널들, 압출부들, 주조부들, 몰딩부들 또는 튜브들과 메이팅하도록 구성된, 상기 복수의 조인트 부재들을 포함하고,
    상기 조인트 부재들은 3D 인쇄에 의해 형성되고,
    3D 인쇄된 상기 조인트 부재들은 복수의 패널들, 압출부들, 주조부들, 몰딩부들 또는 튜브들에 연결하기 위해 패스너들이 삽입되거나 접착제의 주입 또는 진공을 수용하도록 형성된, 3D 인쇄된 내부 경로들을 가지는, 차량용 구조물.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 패널들, 압출부들, 주조부들, 몰딩부들 또는 튜브들은 상기 조인트 부재를 통과할 수 있어서, 그러한 구조 부품의 구조적 연속성을 가능하게 하면서, 여전히 상기 조인트 부재가 3D 인쇄된 특성부들에 의해 가능하게 되는 접착제들 또는 패스너들로 부품에 접합될 수 있도록 허용하는, 차량용 구조물.
20. 차량용 구조물로서,
    차량 부품의 보디 표면에 꼭 끼워맞출 수 있도록 압출 후 트리밍되는 하나 이상의 압출부들로서, 상기 하나 이상의 압출부들은 그것을 통하여 상기 차량 부품의 통과를 허용하는, 상기 하나 이상의 압출부들; 및
    하나 이상의 조인트 부재들로서, 각각의 조인트 부재는 3 차원 구조물을 형성하도록 적어도 서브세트의 복수의 상기 압출부들과 메이팅하도록 구성되는, 상기 하나 이상의 조인트 부재들을 포함하고, 상기 하나 이상의 조인트 부재들은 접착제의 주입 또는 진공을 수용하도록 형성된, 3D 인쇄된 내부 경로들을 포함하는, 차량용 구조물.
21. 삭제
22. 제 20 항에 있어서,
    상기 압출부들 또는 복수의 상기 조인트 부재들 중 적어도 하나는 한계력을 초과하는 차량의 충돌시 제어되고 지시된 방식으로 파괴 또는 변형되도록 설계되는, 차량용 구조물.
23. 제 20 항에 있어서,
    복수의 상기 조인트 부재들은 3D 인쇄에 의해 형성되는, 차량용 구조물.
24. 제 20 항에 있어서,
    복수의 상기 조인트 부재들은 적어도 하나의 압출부와 메이팅하는, 차량용 구조물.
25. 제 20 항에 있어서,
    하나 이상의 압출부들은 3D 인쇄된 특성부들을 통하여 연결되고, 상기 3D 인쇄된 특성부들은 보스들 및 채널들을 포함하고,
    상기 보스들 및 채널들은, 상기 압출부들을 상기 조인트 부재들에 접합시키는 접착제가 도포되기 위해, 접착제의 주입 및 진공의 도입을 허용하는 밀봉된 챔버들을 형성하도록 설계된, 차량용 구조물.
26. 차량용 구조물로서,
    하나 이상의 구조 패널들; 및
    하나 이상의 3D 인쇄된 로케이팅 부품들로서, 각각의 3D 인쇄된 로케이팅 부품은 3 차원 구조물을 형성하기 위해서 하나 이상의 구조 패널들과 메이팅하도록 구성되고, 각각의 3D 인쇄된 로케이팅 부품은 식별 특성부들을 포함하고,
    상기 3D 인쇄된 로케이팅 부품은, 접착제의 주입 또는 진공을 수용하도록 형성된, 3D 인쇄된 내부 경로들을 포함하는, 차량용 구조물.
27. 제 26 항에 있어서,
    상기 식별 특성부들은 1 차원 바코드, 2 차원 QR 코드, 3 차원 기하학적 패턴, 또는 이 요소들의 조합을 포함하는, 차량용 구조물.
28. 삭제
29. 제 26 항에 있어서,
    상기 3D 인쇄된 로케이팅 부품들 중 적어도 하나는 다른 부품들에 장착 및 연결하기 위한 부가적 위치들을 더 제공하는, 차량용 구조물.
30. 제 26 항에 있어서,
    상기 3D 인쇄된 로케이팅 부품들 중 적어도 하나는 상기 3 차원 구조물의 조립 동안 로케이팅 특성부들을 더 제공하는, 차량용 구조물.
31. 차량 제조 방법으로서,
    상기 방법은:
    한계력을 초과하는 차량의 충돌시 제어되고 지시된 (directed) 방식으로 파괴 또는 변형되도록 차량 섀시를 설계함으로써, (1) 하나 이상의 연결 튜브들, 압출부들, 몰딩된 부분들, 주조 부분들, 또는 패널들, 및 (2) 하나 이상의 조인트 부재들을 포함하는 차량 섀시를 설계하는 단계;
    상기 하나 이상의 조인트 부재들에서 하나 이상의 연결 튜브들 또는 패널들에 의해 가해질 응력 방향 및 크기 (magnitude) 를 결정하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 조인트 부재들을 제조하는 단계로서, 각각의 조인트 부재는 상기 하나 이상의 연결 튜브들 또는 패널들에 의해 가해지는 응력 방향 및 크기를 지지하는 구성을 가지는, 상기 하나 이상의 조인트 부재들을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 조인트 부재는 한계력을 초과하는 차량의 충돌시 제어되고 지시된 방식으로 상기 하나 이상의 연결 튜브들 또는 패널들, 또는 상기 하나 이상의 조인트 부재들이 파괴 또는 변형되도록 형성되고,
    상기 하나 이상의 조인트 부재들은 접착제의 주입 또는 진공을 수용하도록 형성된, 3D 인쇄된 내부 경로들을 포함하는, 차량 제조 방법.
32. 제 31 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조인트 부재들을 제조하는 단계는 상기 하나 이상의 조인트 부재들을 3D 인쇄하는 단계를 포함하는, 차량 제조 방법.
33. 제 31 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 연결 튜브들, 압출부들, 몰딩된 부분들, 주조 부분들, 또는 패널들은 3D 인쇄된 특성부들을 통하여 도입되거나 관리된 접착제에 의해 함께 접합되는, 차량 제조 방법.
34. 제 31 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 연결 튜브들, 압출부들, 몰딩된 부분들, 주조 부분들, 또는 패널들은 3D 인쇄를 통하여 형성되는 면들을 체결함으로써 함께 접합되는, 차량 제조 방법.
35. 제 31 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 연결 튜브들 또는 패널들은 허니콤 구조물을 포함하는, 차량 제조 방법.
36. 제 31 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조인트 부재들은 허니콤 구조물을 포함하는, 차량 제조 방법.
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