[发明专利]结构和用于使用接口节点来高产量生产复杂结构的方法

说明书

本申请公开了一种高精度接口节点。该接口节点包括整体结构，其包括一种或多种复杂或精巧的特征和功能。接口节点可以与另一部件或链接节点连接。接口节点制造成在能够量产的同时实现高精度功能。在一方面减小该接口节点的尺寸以便至少部分地克服由生成高精度接口节点所引起的较低的生产量。该接口节点连接的部件及链接节点可以只具有基本的特征和功能。因此，后者这种类型的部件可以使用高打印速率和因此高的生产量。在其它实施例中，这些低精度部件还可以使用非打印的制造技术来生产，这些技术可以提供必需的高生产量，或者对于高精度的机械加工零件，其缺少接口节点的几何形状灵活性。在实施例中，接口节点可以通过链接节点连接至其它部件。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年11月10日提交的并且题为“STRUCTURES AND METHODS FORHIGH VOLUME PRODUCTION OF COMPLEX STRUCTURES USING INTERFACE NODES”(结构和用于使用接口节点来高产量生产复杂结构的方法)的美国专利申请No.15/809,913的权益，其通过引用整体明确地并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及运输结构和其它机械组件，并且更具体地说，涉及用于在整体结构中连接部件的接口节点。

背景技术

增材制造(AM)、也称为三维(3D)打印，使用计算机辅助数据模型，以用于在基底上沉积和操纵分层的材料，以生产具有由模型限定的特征的3D结构。当前AM技术的显著优点是，它们可以使用具有精密限定特性的材料出产具有多层面几何特征和复杂结构的部件。例如，最近的3D打印机能够打印非常小的特征尺寸和分层高度，并且可以因此渲染出具有非常精细的细节水平的部件。进一步地，基于PBF技术、DED技术和其它AM技术中的激光和基于电子的能量源可以使用各种普遍的金属和合金来打印对象。AM还允许显著的设计灵活性，因为它是非设计特定的。因为AM是非设计特定的，所以它提供了其它制造工艺不能提供的几何和设计的灵活性。与通常用于生产单一形状零件的模制不同，AM可以生产具有无数形状和尺寸的对象。超过打印机尺寸规格的非常大的对象还可以在设计阶段分离、并行打印并组合。简而言之，AM在工业部门迅速变得普及，其中主要是生产复杂且多样的机械结构。

在AM中，设计者所面对的一个权衡是：一般地，设计用在需被3D打印的部件中的特征或功能越复杂精巧，预期产量越低。该产量还随着3D打印部件的尺寸的增加而减少。这些实际限制通常是某些AM工艺中固有的，其可能依靠减慢打印速度以精确渲染复杂几何形状，而且其必须施加更多总体层以渲染大的结构。仍有其它依赖技术的因素对决定特定AM技术的总体产值(包括产量)有重要意义。

AM可以与传统的制造技术比如机械加工、铣削、模制、锻造、铸造和类似技术形成对比。例如，铸造可以以高产量高效地生产结构，甚至其中是庞大或沉重的结构。然而，铸造和其它传统技术通常在经济上不适于高产量地生产更复杂的结构。这些包括具有复杂精巧内部特征、具有精密材料性能、具有刚性公差要求、和/或具有其它复杂的内部架构特质的结构。使用传统的制造技术来生产这些类型的精密部件会是非常昂贵的。例如，机械加工技术可以生产具有错综复杂特征的非常精密且几何形状复杂的结构。然而，对于依靠任何种类的这种复杂结构的高产量生产的应用来说，机械加工本质上是不划算的并且通常过于昂贵。此外，由于该工艺固有的物理限制，一些结构不能使用机械加工来制造。示例包括网格结构，由于它们的通用性和重量轻的性质，网格结构被应用在一些现代机械化技术中。因此必须考虑其它替代方案。

因此，一方面需要技术来集成AM的益处和其创建具有复杂精巧特征的复杂结构的能力，另一方面，利用更高产量制造技术的技术以实现减少生产周期并增加生产能力，从而使得结构的制造能够享受二者结合的益处。

发明内容

本文公开了接口节点和使用接口节点的结构的若干方面。