TW200419052A - Three-dimensional grid panel - Google Patents

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TW200419052A
TW200419052A TW092124188A TW92124188A TW200419052A TW 200419052 A TW200419052 A TW 200419052A TW 092124188 A TW092124188 A TW 092124188A TW 92124188 A TW92124188 A TW 92124188A TW 200419052 A TW200419052 A TW 200419052A
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David Jensen
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Univ Brigham Young
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Description

200419052 玖、發明說明： 【發明背景】 本發明大體有關一種三度空間格子構造物或面板。更 明確言之，本發明有關一種具有提升之剛性及/或强度之 格子構造物或面板〇 【相關技藝】 尋求土木、機械、太空及運動領域內之結構效能性構 造物乃持續進行之探索〇有效能之衔架構造物具有高强度 對重量比及/或高剛性對重量比。有效能之衞架構造物亦 可描述成較廉價、易於製作及組裝、且不浪費材料〇 衞架典型係設計以支承荷載之固定、完全受拘束之構 造物◦其由直構件在各構件末端接點處相連接所構成。該 等構件爲二力構件，各力均沿構件導引ο二力構件僅能在 構件內產生軸向力，譬如拉力及壓縮力〇衞架常用於建造 橋樑及建築物〇衔架係設計以承載作用於衞架平面上之荷 載〇因此，衔架常當作二度空間構造物予以處理及分析〇 最簡單之二度空間衞架由三個構件在其等末端連接形成三 角形所構成〇藉由連續對該最簡單之構造物添加二個構件 及一個新接點即可獲得較大之構造物。 最簡單之三度空間衔架由六個構件在其等末端連接形 成四面體所構成。藉由連續對該四面體添加三個構件及一 個新接點即可獲得較大之構造物0此三度空間構造物稱爲 立體衔架。 框架亦典型爲固定、完全受拘束之構造物，但不同於 術架，具有至少一多力構件非沿該構件導引力。機械爲含 200419052 有活動部件之構造物，且設計以傳輸及修改力0機械如同 框架含有至少至少一多力構件0多力構件不僅會產生拉力 及壓縮力，且亦有剪力及彎力0 傳統結構設計限於抵抗單一荷載類型之一或二度空間 分析〇舉例言之，工型樑予最佳化以抵抗彎曲而管子予最 佳化以抵抗扭轉〇將該設計分析限定於二度空間使設計程 序簡化，但忽略結合之荷載。三度空間分析困難，因三度 空間荷載及構造物難以概念化及計算0實際上，許多構造 物均須能抵抗多重荷載〇現今利用電腦將更複雜之構造物 製成模型〇 曾開發出具有提升性能特性譬如强度增加、剛性增加 、重量減少等等之複雜三度空間構造物或結構性構件。此 等構造物述於1999年七月13日頒發之美國專利5,921,〇48 號中〇此等構造物可包括二個重疊之管狀偏位構造物〇第 一個構造物可包括至少二個分隔之螺旋形組件，以及至少 一個連結於該至少二個螺旋形組件之反螺旋形組件〇螺旋 形及反螺旋形組件有一共同縱軸，但圍繞該軸之角方位相 反◦此外，各螺旋形及反螺旋形組件均可包括至少三個長 直節段，端對端剛性連接成螺旋構形而圍繞該軸形成單一 之完全旋轉。因此，該等螺旋形及反螺旋形組件形成一第 一三角形橫斷面◦在一方面，該構造物包括三個螺旋形組 件及三個反螺旋形組件〇此外，第二構造物可包括旋轉螺 旋形組件及旋轉反螺旋形組件，類似於上述螺旋形及反螺 旋形組件，但相對於彼等旋轉。因此，該等旋轉螺旋形及 200419052 旋轉反螺旋形組件形成一相對於第一者旋轉之第二三角形 橫斷面〇在一方面，該構造物包括三個旋轉螺旋形組件及 三個旋轉反螺旋形組件，總共十二個螺旋形組件◦螺旋形 、反螺旋形、旋轉螺旋形、旋轉反螺旋形組件在沿該軸觀 視時似爲一具有六尖星形橫斷面之虛擬管狀構件0各螺旋 形組件相交於外結點及內結點。該等組件形成六個內結點 及六個外結點。縱向或軸向組件可平行於該軸延伸並於內 結點及/或外結點相交〇 此等三度空間構造物已顯出供各種應用之極佳前景， 譬如衔架、柱、標竿等等。然而，此等衔架或柱構形會因 大體圓形之構形而難以其他構形使用〇 【本發明綜述】 開發具有較扁平且較薄構形並具有提升之剛性及强度 之三度空間構造物或面板業經認知爲屬有利〇 本發明提供一種三度空間格子面板，以一中間格子置 於二隔開之格子間而將其等互連。該二隔開之格子各包括 :(1 )第一多數個隔開之長形組件；及（_2 )方位爲橫對該 第一多數個組件且與該第一多數個組件相交於各結點之第 二多數個隔開之長形組件〇該中間格子包括：（1 )各自延 伸於該二隔開之格子之結點間之第一多數個中間組件，及 (2 )各自延伸於該二隔開之格子之結點間而方位爲橫對該 第一多數個中間組件且與該第一多數個組件相交於各結點 之第二多數個中間組件〇 依據本發明之一更詳盡方面，該二隔開之格子及該中 200419052 間格子之組件可包括相交於各結點之連續纖維股。可將多 數個連續纖維股置放成重複之幾何圖案，使各股在位於該 格子面板外周邊之各結點彼此交叉及連結〇該等纖維股可 形成安排成沿個別股彼此接續且延伸於各結點間之分立節 段〇 本發明之額外特色與優點將由以下詳述連同附圖而成 爲明顯，其藉由範例共同例示本發明之特色〇 【簡要圖說】 圖la爲依據本發明一具體形式之格子面板透視圖； 圖lb爲圖la中格子面板之部份透視圖； 圖lc爲圖la中格子面板之俯視圖； 圖Id爲圖la中格子面板之前視圖； 圖le爲圖la中格子面板之側視圖； 圖If爲圖la中格子面板之分解視圖； 圖2 a爲依據本發明一具體形式之另一格子面板之透視 圖； 圖2b爲圖2a中格子面板之分解視圖； 圖3 a爲依據本發明一具體形式之格子面板透視圖； 圖3b爲圖3a中格子面板之分解視圖； 圖4 a爲依據本發明一具體形式之格子面板透視圖； 圖4b爲圖4a中格子面板之分解視圖； 圖5a爲依據本發明一具體形式之格子面板透視圖； 圖5b爲圖5a中格子面板之分解視圖； 圖6 a爲依據本發明一具體形式之格子面板透視圖； -4- 200419052 圖6b爲圖6a中格子面板之俯視圖； 圖6c爲圖6a中格子面板之分解視圖； 圖6d爲圖6a中格子面板之部份透視圖，顯示下方或左 方格子及中間格子； 圖7a爲依據本發明之另一格子面板之透視圖； 圖7b爲圖7a中格子面板之分解視圖； 圖8 a爲依據本發明用以形成格子面板之裝置及方法之 示意圖； 圖8b爲依據本發明用以形成格子面板之裝置及方法之 部份示意圖； 圖8c爲依據本發明用以形成格子面板之裝置及方法之 部份示意圖； 圖9爲依據本發明一具體形式之另一格子面板之透視 圖；而 圖爲依據本發明一具體形式之另一格子面板之透視 圖〇 【本發明詳述】 現將參考圖式中例示之各舉例性具體形式，並將在本 文中使用專門術語以說明之〇儘管如此，一般均將了解本 發明之範疇無意受此限制Ο本文中所例示發明特色之變更 與進一步修改，以及如本文中所例示本發明原理之額外應 用，均將由相關業界技術熟練並持有此揭示之人士思及， 故均將視爲在本發明範疇之內〇 三度空間構造物之一些方面論述於1999年七月13日頒 200419052 發之美國專利5，92 1 , 048號中，該案係以指述方式納入本 文。如圖la-f所示，所示者爲一依據本發明之三度空間格 子構造物或面板，通以1 〇指示。如上述，其他術架或柱構 造物曾開發成具有大體像管或柱之形狀。本發明之格子面 板10具有較扁平之構形，適合用於會需要面板構造物之情 況。該扁平構形係在二度空間（縱向及側向）上較寬，而 在第三度空間（譬如厚度）上較薄。在一方面，格子面板 10可如所示置於平坦層上。在另一方面，格子面板10可置 於開放曲線形或弧形層上〇 格子面板1 〇之結構及幾何形狀可以許多方式加以說明 。格子面板10可包括多數個沿格子面板10安排成重複圖案 之元件或構件12〇格子面板10可予概念化及敘述成多數個 沿格子面板延伸通過之長形組件2 0 〇組件2 0可具有各種不 同之彼此相對方位角。此外，組件20可以具有類似方位之 組件群組提供，而在一陣列中各群組之組件係彼此隔開〇 此外，組件20之群組可結合成該格子面板之格子或次格子 ，而該等格子包括不同方位之組件群組，以使一群組中之 組件20與另一群組之組件20相交及/或橫對〇各組件20亦 可包括多數個端對端連接成直線及/或有角度構形之接績 之分立或直線節段〇如下所詳述，各組件2 0均可由一連績 纖維束或股形成，各纖維通過且沿該格子面板延伸，並於 各結點與其他束或股相交或連接，以形成具有提升之剛性 與强度以及低重量之格子面板〇 格子面板10可包括二隔開之格子，譬如第一及第二、 200419052 左及右、或下及上格子24及26，乃格子面板10之次格子或 次結構。該二格子24及2 6彼此隔開’且方位可大致彼此平 行。此外，該二格子24及2 6可由組件20形成，且可具有由 組件20或形成及組件之纖維股之厚度所界定或者與之大致 相等之厚度〇 —中間格子28置於且延伸於該二隔開之格子 24及26間，並將該二格子24及2 6連接或連結在一起〇中間 格子28亦由組件20形成，但具有由該二隔開之格子24及26 間之間隔或距離所界定之厚度。格子面板具有大致小於 格子面板10寬度及高度或者該格子面板寬度及長度之厚度 〇厚度係跨過該二格子24及26加以測量，而寬度及高度（ 或長度）係沿該二格子加以測量0 參考圖If; 一第一或下方格子24可包括多數個長形且 隔開之縱向組件30，以及多數個長形且隔開之側向組件34 〇縱向組件30具有類似之方位，被置於一共同層上，並排 列成隔開之關係。同樣，側向組件34具有類似之方位，被 置於一共同層上，並排列成隔開之關係。縱向組件3 0及側 向組件3 4具有彼此相對爲橫向之方位，以便縱向與側向組 件3 0及34可於各結點36彼此交叉或相交。如所示，第一格 子24之組件30及34可置於平坦層上，且方位可爲彼此正交 〇因此，組件30及34可圍出正方形或長方形外廓〇如所示 ，長形組件30及3 4可大致成直線〇 第二或上方格子26可在許多方面類似於第一或下方格 子24，具有多數個縱向組件40於各結點36與多數個側向組 件4 2相交或交叉，且方位爲橫對側向組件42 〇第一及第二 200419052 格子24及26可彼此相對偏位，或使各格子之結點彼此相對 偏位。因此，第一格子24之結點36位於自第二格子26之各 正方形或長方形空間斜跨處，而第二格子26之結點3δ同樣 位於自第一格子24之各正方形或長方形空間斜跨處。結點 36可置於格子面板10之周邊或內部。 中間格子28可包括多數個隔開之長形中間組件，包括 第一多數個之第一中間組件46及第二多數個之第二中間組 件48 〇第一中間組件46具有類似之方位，並予排列成隔開 之關係◦同樣，第二中間組件48具有類似之方位，並予排 列成隔開之關係。第一及第二中間組件46及48具有彼此相 對爲橫向之方位，以便中間組件46及4 8可於各結點36彼此 交叉或相交。如所示，中間格子28之中間組件46及4 8之方 位可爲彼此正交。此外，中間組件46及48能在第一與第二 格子24及26間往復延伸。中間組件46及48可包括在該二格 子24及2 6間往復交錯故而方位交錯之接續節段22〇因此， 各組件30、34、46及48 (或40、42、46及48)可圍出具有 五個側面之金字塔形空間，包括四個三角形側面及一個正 方形或長方形側面〇 如上述，第一及第二格子24及26 (或其結點36)可彼 此相對偏位。因此，中間組件46及48可在一對角線上自一 格子之各結點延伸至另一格子之各結點〇中間組件46及48 可以對角線或橫對格子24及2 6並對縱向及側向組件30及34 (以及40及42)延伸。雖然縱向及側向組件30及34可沿格 子面板10縱向及側向延伸，中間組件46及4 8則兼可以對角 200419052 線斜跨格子面板10及往復通過格子面板10厚度延伸〇 格子面板10界定一含有該格子面板之層〇同樣，第一 及第二格子24及2 6以及中間格子28亦界定在格子面板10層 上之各層。第一及第二格子24及2 6界定第一及第二層。第 一層由該多數個側向及縱向組件30及34所界定並含有之〇 同樣，第二層由該多數個側向及縱向組件40及4 2所界定並 含有之。第一及第二層之厚度可與組件30、34、40及42或 纖維股之直徑相等。一中間層由對角線組件46及4 8所界定 並含有之〇第一及第二層相對於中間層可較薄，而中間層 相對於第一及第二層可較厚。此外，各層如所示可較爲平 坦或扁平◦另法，各層可予彎曲。 參考圖2a-b;所示另一格子面板l〇b在許多方面與上 述格子面板類似。第一及第二隔開之格子24b及26b額外 包括多數個對角線組件，包括第一^多數個之第一^對角線組 件50及54 (分屬第一及第二格子24a及24b )以及第二多 數個之第二對角線組件52及56 (分屬第一及第二格子24 a 及24b )〇第一及第二對角線組件50及52以及54及56之方 位爲彼此橫對且橫對縱向及側向組件30及34以及40及42 〇 第一及第二對角線組件50及52以及54及56於次要結點58彼 此相交，並於主要結點36與縱向及側向組件30及34以及40 及42相交〇 參考圖3a-b;所示爲在許多方面類似上述者之另一格 子面板l〇c 〇第一及第二隔開之格子24c及26c各包括三 個不同群組之類似組件，而各群組之組件均具有不同之彼 -9- 200419052 此相對角方位’譬如彼此相對爲60度角。第一格子24c可 包括一第一群組之第一組件60、一第二群組之第二組件62 、及一第三群組之第三組件64 〇如上述，各群組之組件可 具有一共同方位及一共同平面，並可彼此分列或隔開〇第 一、第二及第三組件60、62及64可彼此橫對，並彼此相交 於結點3 6 〇因此，各組件於其間形成三角形空間〇第二格 子26c同樣可包括第一、第二及第三群組之第一、第二及 第三組件66、68及70。該隔開之格子24c及26c之位置或 方位可彼此配合，而非偏位，以便每一格子之結點36與另 一格子之結點對準。 中間格子28c亦可包括三個不同群組之類似組件，亦 即一第一群組之第一組件72、一第二群組之第二組件74、 及一第三群組之第三組件76 〇各群組之組件可具有類似之 方位，並可排列成隔開之關係〇第一、第二及第三中間組 件72、74及76具有彼此橫對之方位，以使及中間組件可於 結點36彼此交叉或相交〇如上述，各中間組件可於第一與 第二格子24c與26c間往復延伸〇因此，各組件可圍出具 有七個側面之金字塔形空間，包括六個三角形側面及一個 六邊形側面〇 參考圖4a-b ;所示爲在許多方面類似上述者之另一格 子面板10d 〇然而，不同於圖3a-b中所示格子面板10c ， 圖4a-b中所示格子面板i〇d包括彼此相對偏位或其結點彼 此相對偏位之第一及第二隔開之格子2 4 c及2 6 c 。此外， 隔開之格子24c及26c之偏位使中間格子28d之構形改變 200419052 。中間格子28d包括不同群組之中間構件78，其構形形成 具有四個三角形側面之金字塔形空間0 參考圖5a-b ;所示爲在許多方面類似上述者之另一格 子面板l〇e 〇第二或上方格子26e包括不同群組之對角線 構件80，其中各群組之對角線構件予隔開，但間隔不同或 距離不同。舉例言之，對角線構件8 0間之空間可包括較大 及較小之交錯空間〇 參考圖6a-d ;所示爲在許多方面類似上述者之另一格 子面板l〇f 〇第一或下方格子24f包括側向及縱向組件30 及34，其中側向組件34予隔開，但間隔不同或距離不同。 舉例言之，側向組件34間之空間可包括較大及較小之交錯 空間。第一格子24f可包括對角線組件，如圖6c中所示〇 中間格子2 8 f可包括中間組件9 0，旣（1 )如上述貫通第一 及第二格子間之空間，又（2)如圖⑸中9 2所示沿第一及第 二格子延伸〇 參考圖7a-b;所示爲在許多方面類似上述者之另一格 子面板l〇g 〇第一或下方格子24g可包括非線性或不爲直 線之對角線組件96 〇對角線組件96可包括具有彼此相對交 錯且不同之方位角之接續節.段〇 在一方面，第一及第二格子可具有類似之構形，如圖 la_4b所示。在另一方面，第一及第二格子可具有不同之 構形，如圖5 a - 7 b所示。 各組件可在該格子面板內界定一除中間格子之各相交 組件外之實質上空洞之內部空間。另法，該內部空間可填 200419052 以另一種材料譬如泡膠，以對面板添加額外之結構或功能 樣貌，譬如熱或噪音絕緣0此外，該等格子本身可在各組 件間界定一實質上空洞之內部空間〇另法，此等內部空間 亦可填以另一種材料。此外，可將外皮或鑲板置於第一及 第二格子中之一或二者上〇各結點可置於該格子面板之周 邊上。結點可規則或均勻分隔，或者可不規則分隔〇 雖然以上格子面板已就各種不同之構形加以說明，但 一般將認知其他構形亦有可能且在本發明之範疇內〇 如上述，該格子面板可由複合材料製成，譬如纖維在 樹脂基質內〇纖維較佳爲連續，且可爲碳、玻璃、玄武岩 、芳香族聚醯胺、Kevlar (纖維B)、聚乙烯、耐綸、竹 、或其他天然或人造纖維。樹脂可爲任何類型，譬如熱塑 樹脂、類PCV 、或熱定形樹脂如環氧樹脂或乙烯基酯〇該 格子面板之重複幾何形狀可由沿各格子延伸之多數個連續 纖維股或束形成〇纖維股可於各結點交叉或彼此連結〇各 組件之纖維股或束可予捻合、纏合及/或編合以減少空隙 ，尤其在交點或結點處。各組件可由一群組之外部纖維繞 一纖維內心包纏或編結予以形成〇 各組件之纖維可於交點或結點處交織或重疊〇舉例言 之，縱向組件之纖維可於側向組件之各纖維間通過〇 —般 當然了解所有組件之纖維均可於其他組件之纖維間通過或 與其相交〇舉例言之，一組件之纖維可維持爲單束或股， 而以另一組件之纖維圍繞該一組件〇此外，一般了解該等 組件僅可彼此通過，而不交織、重疊或相交〇然而，重疊 200419052 或相交之纖維會於纖維間形成空隙〇如前述，此等空隙會 減小該構造物强度多達90 % 〇 —般將認知，該格子面板之 强度係由集體纖維之協作如單一綑束所衍生。因此，將各 纖維隔離或分離對該構造物之强度會有不利之效應〇故如 上述，各纖維、股或束可予搓捻、包纏、編結或以編帶包 纏，以使纖維密緻並減少任何空隙，而增加纖維以及格子 面板之强度。 · 此外，各組件可如上述於單一位置之單一結點相交〇 一般均將認知，多條纖維相交會產生龐大之結點，故可能 引進空隙。此外，多條纖維相交會在纖維內產生非直線性 ，亦降低其結構性能〇因此，結點或交點可予偏位、或隔 開，形成一群組彼此接近之不同結點或交點〇因此，一單 一結點或交點可予分離成二或更多結點或交點，以減小交 點之體積而減少空隙〇 在一方面，該格子面板沿一或更多方向可有漸細之構 _ 形〇在另一方面，該格子面板可構組成具有弧形，故而可 予彎曲〇 —側上之各結點位置可較另一側者合攏〇同樣， 一側上之各節段可較另一側者爲長〇 —般均將認知，該格 子面板可不對稱〇
在另一方面，該格子面板可具有漸縮組件◦舉例言之 ，縱向組件可漸細〇漸縮組件可由在該構造物之一端或部 份較厚且較强而另一端或部份較薄且較輕之纖維股或束形 成。各股或束內之纖維數可予增加或減少以形成漸縮C 參考圖8a-c ;所示爲用以由連續之纖維或束150或纖 一 13 — 200419052 維股製作此一格子面板之裝置100及方法〇裝置100可構 組成製作具有各種不同構形之各種格子面板〇 裝置100可包括一框架或底部支承構件，具有一處理 路徑158 ，沿之將連續之纖維150安排於格子面板10內〇 處理路徑158可具有一與該格子面板同心之縱軸〇連續之 纖維150與所得之格子面板10係如箭頭160所示經由裝置 100之處理路徑158牽拉。一拉出器可經由處理路徑158 將連續之纖維150及/或格子面板10拉出，並將纖維150 保持於拉緊狀態◦將纖維150置於處理路徑158上並拉緊 ，以提供一構成格子面板1 〇組裝用操作骨架之軸向支承構 形。此骨架結構使複雜開放式構造物能形成，而不依賴傳 統型內心軸、模子、或其他構組成支承一物體整個表面之 內部製形裝置。一般均將再次認知，此一構組成支承此一 複雜三度空間構造物之所有此等內表面之傳統型內心軸將 難以移離該格子面板〇 可將多數個纖維饋送源162與該框架或底部支承構件 聯結或耦合，以提供連續之纖維1 〇因此，連續之纖維 150可自纖維饋送源162牽拉並通過裝置100或處理路徑 158 〇纖維饋送源162之包括中央餚送線圈或連續之纖維 150所由捲繞之外部饋送線軸。任何便利連續釋出經拉張 纖維之纖維源均可用於此裝置0 裝置100可包括每一組件一個單獨之纖維饋送源162 0 一般當然了解纖維饋送源162之數量取決於組件之數量 ，而可視待製作格子面板之構形及尺寸加以變化◦ 200419052 此外，各纖維饋送源162可提供多數個集合成股之纖 維或束150 ，以形成格子面板10之各個組件。舉例言之， 單一束可由數千之個別纖維構成。來自各纖維饋送源162 之多數個纖維或束1 5 0可搓合或旋合、包纏、編結、或以 一編帶强包纏以形成纖維股〇 旋轉或位移元件可與纖維饋送源162及框架或底部支 承構件154聯結，以使纖維150或纖維請送源162圍繞處 理路徑158位移〇位移元件可在相反方向上捲繞連績之纖 維150 ，以形成橫向之對角線組件〇 位移元件可包括各路徑上之軌道，纖維饋送源162即 沿之行進。位移元件可包括位移框架，將纖維饋送源1 62 與之耦合以使各纖維饋送源亦在位移框架位移時沿各路徑 行進c 方位導引構件可與該框架或底部支承構件聯結，並置 於纖維饋送源162與處理路徑158間以自該多數個纖維饋 送源162接收連續之纖維150 ，用以在角度上將連續之纖 維150重新定位至所需之預處理構形◦該方位導引構件可 爲環圈，用以將來自纖維饋送源162之纖維150導引至處 理路徑158 〇該預處理構形代表纖維150沿處理路徑158 自纖維饋送源162重新定位至一縱向受應力之骨架結構〇 一中間支承元件或構件180可置於處理路徑158處， 並與該框架或底部支承構件聯結〇中間支承元件180可包 括多數個嚙合構件184 ，係置於處理路徑158周圍以嚙合 各組件之結點36，並導引及保持各組件之結點向外。因此 200419052 ，中間支承構件180及/或嚙合構件184構成各組件內接 續之分立或直線節段22〇中間支承元件180及/或嚙合構 件184在格子面板1〇之構形內支持纖維〗5〇 〇如下詳述， 嚙合構件1 8 4可在纖維1 5 0經由處理路徑1 5 8牽拉時隨格 子面板10行進〇嚙合構件184及/或中間支承元件180亦 可爲經由該處理路徑將各纖維拉出之拉出器或牽引構件〇 如所示，中間支承元件可置於格子面板10周圍使嚙合構件 184自格子面板1〇之外部嚙合各結點36〇嚙合構件184可 包括鉤子、切痕或周圍捲繞纖維1 50之有槽頭。嚙合構件 184及/或中間支承元件180構成各纖維之外部支承結構 ，不同於構組成支承格子面板所有內表面之傳統型內心軸 〇 嚙合構件1 84實質上僅可於結點嚙合或接觸該格子面 板〇嚙合或接觸可於或沿結點予局部化。嚙合構件1 84可 使各結點向外偏位。因此，嚙合構件184可於結點對該格 子面板施加一向外之力。嚙合構件184構成該格子面板內 之直線節段〇嚙合構件1 84可間歇建立自由空間點，後者 操作以支承該格子面板之各結點而無需連續式傳統型內心 軸0 中間支承元件18〇及/或嚙合構件184可相對於纖維 1 5 0向外位移及操作，以向外並沿一路徑間歇牽拉或位移 纖維150至一代表該格子面板之穩定、延伸位置0因此， 該格子面板或操作骨架之構形可予維持而無需內心軸或空 腔模子之輔助◦ — 16 — 200419052 中間支承元件180及/或嚙合構件184可向外置放， 以對應該格子面板所需之尺寸及形狀。在一方面，嚙合構 件1 84係以可調整方式置放，以便可形成任何所需尺寸或 形狀之格子面板。中間支承元件180及/或嚙合構件184 可在處理期間向外位移，以使尺寸或厚度之改變可在處理 期間完成〇 嚙合構件1 84可對應結點之數量成組或群提供。在另 一方面，可提供許多組，而只有一些被使用，視所需結點 數量而定◦ 嚙合構件184及/或支承元件180之可調整性質可使 典型爲由幾何形狀專一性工具加工所製結構性組件較易製 造0 —般將認知，對傳統結構所作小改變均有需機製一更 新之心軸0 如上述，中間支承元件180及/或嚙合構件184可自 該構造物之外側支承及維持各纖維〇因此，中間支承元件 180及/或嚙合構件184不干擾與該格子面板內部交叉或 相交之各節段。如上述，傳統型連續式內心軸會因與內部 交叉或相交之各節段而難自該格子面平板內部撤離〇 一樹脂塗敷器可與該框架或底部支承構件聯結，以塗 敷樹脂於連續之纖維1 5 0 ，如業界所知〇該樹脂塗敷器可 包括一噴嘴，以噴灑或滴瀝樹脂於纖維上〇樹脂可在纖維 150由嚙合構件184支承時塗敷於纖維150 〇此外，樹脂 可在由嚙合構件184嚙合前塗敷於纖維150 ，以使各嚙合 構件不阻斷樹脂之塗敷。噴嘴或噴灑乃塗敷樹脂於纖維之 -17- 200419052 手法之一例。其他塗敷樹脂於纖維之手法包括例如樹脂浴 (纖維經此牽拉）、複式噴灑噴嘴、預浸瀆纖維等。將樹 脂塗敷於纖維即產生一液態樹脂/纖維複合體〇 烘箱、熱源、或其他固化裝置可與該框架或底部支承 構件聯結，以協助將樹脂固化，如業界所知〇樹脂可在纖 維150由嚙合構件184支承時固化。烘箱或熱源乃將樹脂 或該液態纖維/樹脂複合體固化之手法之一例〇其他將樹 脂固化之手法包括譬如熱、强制空氣、紫外線輻射、微波 、電子束、雷射束等〇將樹脂或該液態樹脂/纖維複合體 固化即產生能承受多向荷載之堅固、剛性、三度空間衔架 構造物◦ 拉出器或牽引構件可與該框架或底部支承構件聯結， 以施加軸向拉力，並將連績之纖維150及/或該格子面板 拉過處理路徑1 58 〇該拉出器亦可嚙合固化之樹脂/纖維 複合結構，譬如使用以齒咬合該固化結構之齒輪狀裝置〇 該拉出器亦可用抓攫器102抓攫該構造物或及組件譬如軸 向組件將該構造物嚙合。如上所述，在該格子面板及纖維 被拉過該路徑時，嚙合構件184及/或中間支承元件180 可隨該格子面板移動。在一方面，嚙合構件1 84可沿中間 支承元件180移動〇在另一方面，嚙合構件184亦可用作 拉出器或牽引構件〇因此，格子面板10可製成任何所需長 度，而同時具有可變化之厚度◦ 切割器亦可與該框架或底部支承構件聯結，以將格子 面板切成所需長度〇該切割器可包括一刃部將各組件及/ -18- 200419052 或節段切斷〇此外，該切割器可包括一高壓流體噴柱、水 噴柱、雷射束、或任何其他切割機構。 參考圖9 ;所示爲在許多方面類似上述者之另一格子 面板10h 〇格子面板l〇h具有弧形或彎曲形狀，以便該格 子面板及各組件被置於弧形或彎曲層上。格子面板l〇h可 具有一軸190 〇然而不同於上述之格子面板，圖9之格子 面板10h包括第一及第二隔開之彎曲格子24h及26h 〇格 子24h及26h之弧度如所示爲同心。格子24h及26h各自 可包括可與軸190平行之縱向組件30h及40h 。此外，格 子24h及26h可各自包括以軸190爲中心彎曲之側向組件 30及42h 〇第一格子24h之縱向及側向組件30h及34h 可於外結點192彼此相交，而第二格子26h之縱向及側向 組件40h及42h可於內結點194相交。各外結點192隔開 之距離dl可大於各內結點194之距離d2〇因此，一側上各 結點之位置可較反側上之各結點合攏。中間格子28h可延 伸於格子24h及26h之結點192與194間〇 參考圖1 〇 ;所示另一格子面板1 〇 i具有波浪形輪廓或 橫斷面。因此，第一及第二格子24i及26i以及中間格子 28i可具有多重弧度。 應了解上述配置僅爲例示本發明原理之應用◦可設計 出許多修改及替代配置，而不背離本發明之範疇〇雖然本 發明已顯示於各圖式中，並就本發明目前被認爲最實用且 較佳之具體形式有關之特點及細節完整說明於上，但對業 界普通技術之人士而言顯然可作成許多修改而不背離本發 200419052 明之原理及概念〇
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Claims (1)

  1. 200419052 拾、申請專利範圍： h一種三度空間格子面板，包含： (a) 多數個連續之纖維股，置放成重複之幾何圖案 ， (b) 各股在位於該格子面板外周邊之各結點彼此交 叉及連結； (c )各股構成分立之節段，沿個別股安排成彼此接 續並延伸於該等結點間；且 _ (d )該多數個連續之纖維股係成組置放，包括至少 ♦ (i ) 一第一層，具有至少二組方位爲於該等結點彼 此橫對之隔開之股； (ii) 一第二層，與該第一層隔開，具有至少二組方 位爲於該等結點彼此橫對之隔開之股；以及 (i i i ) 一中間層，置於該第一與第二層間，具有至少 二組方位爲於該等結點彼此橫對之隔開之對角線股，並橫 € 向延伸於該第一與第二層間而將該第一及第二層連結〇 2.如申請專利範圍第1項之面板，其中該第一及第二 層實質上平行〇 3 .如申請專利範圍第1項之面板，其中在該中間層上 之纖維股在該第一與第二層間往復延伸0 4 .如申請專利範圍第1項之面板，其中該第一層之結 點相對於該第二層之結點偏位。 5 .如申請專利範圍第1項之面板，其中該第一層之結 點相對於該第二層之結點對準0 1 200419052 6·如申請專利範圍第1項之面板，其中該第一及第二 層尙各自包括至少三組方位爲於該等結點彼此橫對之隔開 之股〇 7.如申請專利範圍第1項之面板，其中該第一及第二 層之厚度實質上相同於各股之厚度。 8 .如申請專利範圍第1項之面板，其中該中間層之厚 度大於該第一及第二層之厚度。 9· 一種三度空間格子面板，包含： (a )二隔開之格子，各具有： (i )第一多數個隔開之長形組件； (i i )第二多數個隔開之長形組件，方位爲橫對 該第一多數個組件且與該第一多數個組件相交於各結點； 及 (b ) —中間格子，置於該二隔開之格子間而將其等 互連，該中間格子具有： (i )第一多數個中間組件，各自延伸於該二隔 開之格子之結點間；及 (i i )第二多數個中間組件，方位爲橫對該第一 多數個中間組件且與該第一多數個組件相交於各結點，各 自延伸於該二隔開之格子之結點間。 1 〇 .如申請專利範圍第9項之面板，其中該二隔開之格 子及該中間格子之各組件包括相交於各結點之連續之纖維 股。 11·如申請專利範圍第9項之面板，其中該第一及第二 200419052 多數個中間組件可包括在該二隔開之格子間往復交錯之多 數個接續節段〇 1 2 .如申請專利範圍第9項之面板，其中該二隔開之格 子實質上平行〇 1 3 .如申請專利範圍第9項之面板，其中該二隔開之格 子之各結點彼此相對偏位。 1 4 ·如申請專利範圍第9項之面板，其中該二隔開之格 子之各結點彼此相對對準〇 1 5 .如申請專利範圍第9項之面板，其中該二隔開之格 子尙各自包括第三多數個隔開之長形組件，方位爲橫對該 第一及第二多數個組件，且與該第一*及第一多數個組件相 交於各結點〇 1 6 .如申請專利範圍第9項之面板，其中該二隔開之格 子之厚度實質上相同於該多數個組件之厚度。 1 7 ·如申請專利範圍第9項之面板，其中該中間格子之 厚度大於該二隔開之格子之厚度。 18.如申請專利範圍第9項之面板，其中該第一多數個 隔開之長形組件爲縱向組件；其中該第二多數個隔開之長 形組件爲側向組件；且其中該二隔開之格子尙各自具有： 第一多數個對角線組件，方位爲橫對該等縱向及側 向組件二者且與該等縱向及側向組件相交於各結點；及 第二多數個對角線組件，方位爲橫對該等第一對角 線組件、縱向及側向組件且與該等縱向及側向組件相交0 I9· 一種三度空間格子面板，包含： 200419052 (a)二隔開之格子，各具有： (i )第一多數個隔開之長形組件；及 (i i )第二多數個隔開之長形組件，方位爲橫對 該第一多數個組件且與該第一多數個組件相交於各結點； 而 (i i i )該二隔開之格子之各結點彼此相對偏位； 且 (iv)該第一、第二及第三多數個組件係置於一 厚度實質上相同於該等組件之厚度之層上；以及 (b ) —中間格子，置於該二隔開之格子間而將其等 互連，該中間格子至少具有： (i )第一多數個中間組件，各自延伸於該二隔 開之格子之結點間；及 (i i )第二多數個中間組件，方位爲橫對該第一 多數個中間組件且與該第一多數個組件相交於各結點，各 自延伸於該二隔開之格子之結點間〇 20·如申請專利範圍第19項之面板，其中該二隔開之格 子及該中間格子之各組件包括相交於各結點之連續之纖維 股。
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