[发明专利]用于机械结构的构造块

说明书

本发明提供机械结构的构造块和包括其的轴承、致动器系统及齿轮箱。该机械结构的构造块，包括：第一圈，包括其上覆盖有第一打印材料的第一滚动圈，其中不同于所述第一打印材料的第二材料的支架至少部分嵌入所述第一打印材料；第二圈，包括其上覆盖有第二打印材料的第二滚动圈，其中不同于所述第二打印材料的第三材料的支架至少部分嵌入所述第二打印材料；以及滚动体，所述滚动体包括第三打印材料和不同于所述第三打印材料的第四材料的支架，其中所述支架被安排在位于所述第三打印材料内的中空结构内；其中所述滚动体位于所述第一圈和所述第二圈之间；以及其中所述第四材料的支架的至少一部分构成所述中空结构的内壁的至少一部分。

相关申请的交叉引用

本发明是申请日为2014年12月18日、申请号为201480069496.6、发明名称为“用于机械结构的构造块”的专利申请的分案申请。

本发明要求申请号为GB1322415.9、发明名称为“用于机械结构的构造块”的专利申请的优先权，该专利申请日期为2013年12月18日，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及用于机械结构的构造块。本发明还涉及轴承、致动器和齿轮箱。

背景技术

增材制造或更俗称3D打印，是一种根据数字模型生成三维固态物件的已知的制造技术。增材制造的工艺首先通过任何已知的数字建模方法(例如使用CAD程序)生成数字模型。接下来，数字模型被分割为切片，其中，每个切片表示为数字模型中应该放置打印材料的一层。将各个切片依次送入增材制造工具或3D打印机，由增材制造工具或3D打印机根据各个切片沉积材料，这样逐层生成完整的三维固态物件。

在早期增材制造中，塑料或树脂主要被用作生成三维固态物件的打印材料，但是已经开发出也可使用这种增材制造技术在层中沉积其它材料(包括不同类型的金属)的其它工艺。这种制造技术的一个主要好处是它允许设计者以一种相对简单的制造方式来制造几乎任何三维物体。例如，当一个产品需要一个初始模型或所需的产品数量是有限的时，这可能是特别有益的。这种制造技术的一个缺点是，三维固态物件产生的速度。

增材制造在高质量轴承或致动器中的使用已经受到限制。然而，增材制造却可提供无限的可能性。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种用于机械结构的坚固的构造块。

本发明的第一方面提供了一种根据权利要求1所述的用于机械结构的构造块。本发明的第二方面提供了根据权利要求13所述的轴承。本发明的第三方面提供了根据权利要求14所述的致动器系统。本发明的第四方面提供了根据权利要求15所述的齿轮箱。实施例在从属权利要求中有所限定。

根据本发明第一方面所述的构造块包括通过增材制造工艺打印的第一打印材料，其中，第一打印材料包括不同于第一打印材料并且至少部分嵌入第一打印材料内的第二材料的支架。

发明人已经意识到，在用于机械结构的构造块中使用打印材料，提供以下机会：在打印材料中包含支架以增强构造块的整体结构的强度。构造块可以，例如部分由具有相对低密度及相对低强度的第一打印材料以及部分由具有例如相对高强度的第二材料构成。这样的构造块可包括具有相对轻的整体重量及相对高强度的整体结构。当由第一打印材料生成所述构造块的至少一部分时，使用这种特征组合允许使用由使用第一打印材料而带来的高灵活性的构造块设计，同时，包含的支架使所述构造块具有所需的强度。

高质量轴承、致动器、轮毂、轴承座、连接器和齿轮箱通常需要高质量的构造块，例如，可从高质量构造块上期望得到、能够承受磨损和滚动接触疲劳。尤其是，例如，在风力涡轮机、车辆或航空应用中，这些构造块的重量可能是非常重要，同时不可接受与构造块强度相关的让步。使用结合了第二材料的支架的第一打印材料能够通过增材制造工艺构建允许的重量轻的具有基本上任何形状的构造块，同时确保了这种构造块的强度是根据需要的。