用于机械结构的构造块的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于机械结构的构造块(140)。本发明还提供轴承、致动器系统、外壳、轮毂、机械连接器及齿轮箱。该构造块包括通过增材制造工艺打印的第一打印材料(150)，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，第二材料的支架被包含在一个中空结构(157)中。可选地，第二材料的支架中的至少一部分可构成中空结构的内壁中的至少一部分。第二材料的支架可以是预制的或者也可以通过增材制造工艺生成。构造块的好处是允许在限制整体重量的同时增加强度。
【专利说明】
用于机械结构的构造块
技术领域
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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】
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]第二材料不同于第一打印材料。这种差异可能只是结构的差异，这样，例如，第一打印材料是铁，而第二材料是淬火钢。可选地，第二材料和第一打印材料可能是不同的物质。例如，第一打印材料可能包括聚合物或陶瓷，而第二材料的支架可能由金属构成。甚至进一步可选地，第一打印材料可能是第一金属，而第二材料是第二金属，例如，第一打印材料用来减少第二材料的任何腐蚀问题。第一打印材料与第二材料的结合允许使用优化后的蜂窝晶格连同表面纹理清晰度及固体结构来定义最轻和最坚固的结构和/或表面，以承受一组给定的机械、热和/或化学负载。如果在所述构造块的蜂窝晶格上承受所述负载之外，需要另外一个功能，则这个额外的功能可以被同时或分开打印。
[0011]发明人还意识到，第二材料的支架在由单一材料制成的部件中允许特性局部化。通过使用第一打印材料连同第二材料的支架，可创建诸如在局部具有特定的接触特性、和/或噪声衰减的连接点、和/或结构鲁棒性、和/或重量轻的特性的单个构造块。
[0012]在所述构造块的实施例中，所述构造块包括一个或多个中空结构，第二材料的支架被包含在在第一打印材料内的所述一个或多个中空结构中的一部分或全部。使用位于构造块内部的中空结构的好处是这些额外的中空结构显著地降低了所述构造块的整体重量。此外，这种中空结构可用于包含所述构造块的额外的元件，例如，传感器或润滑剂存储器，而无需在轴承、致动器或齿轮箱中包含额外的空间给这些传感器或润滑剂存储器。
[0013]此外，中空结构显著地增加了表面体积比，其可提高化学反应性和/或通过所述构造块的热传递性。
[0014]在所述构造块的实施例中，第二材料的支架包括至少部分地嵌入第一打印材料的预制的支架。这种预制的支架可以通过任何已知的制造方法(如，注塑成型或铸造工艺)来制得。通过磨削加工过程或将支架的独立元件焊接在一起，预制的支架也可以被使用。使用这种预制的支架可允许使用非常坚固的材料作为所述支架中的第二材料，这可用于显著提高所述构造块的整体强度。例如，使用淬火钢作为预制的支架将确保构造块的整体可能会很强，同时通过限制仅在需要强度要求的地方布置淬火钢支架，来限制构造块的重量。本发明均允许构造块的整体构造和在支架内预制的部件的一体化，同时保持增材制造工艺的几乎所有的灵活性。由于第一打印材料与不同部件之间的物理性连接已被防止，因此，避免了额外的制造工艺和在不同部件之间的不必要的边界。
[0015]在所述构造块的实施例中，第二材料的支架至少部分地构成一个或多个中空结构的壁。采用中空结构的壁可确保几乎整个中空结构可被利用，例如用来包含传感器或其他额外的元件。此外，使用中空结构的壁作为支架的至少一部分，可以导致一个非常坚固的结构。例如，使用球体作为支架，这样的球体可经常承受显著的高压。也可选择其它已知的结构作为支架，以确保此类结构的整体强度足够高以承受作用于构造块上的力。相比不包括所述支架的构造块，包括以第一打印材料密封第二材料的这种球体或结构的整个构造块，将导致能够经受更高压力或拉力。
[0016]在所述构造块的实施例中，第二材料是不同于第一打印材料的第二打印材料。例如，第二打印材料可以是金属，而第一打印材料可以是聚合物或陶瓷。第二打印材料可能相对贵和/或重，然而使用第二打印材料来确保构造块的整体强度是必要的。第一打印材料可以选择相对较轻的材料或可以选择要相对廉价的材料，这种材料可能相对容易打印。
[0017]在所述构造块的实施例中，至少部分嵌入第一打印材料的支架构成用于所述构造块的二维骨架或三维骨架。这种二维骨架或三维骨架可以是连接在一起的多个支架以形成所述骨架。
[0018]在所述构造块的实施例中，所述支架或所述支架连同第一打印材料被配置和构造成能承受在使用中施加到所述构造块的外壁的预定区域的预定负载。通常所述构造块的整体强度是支架及第一打印材料的强度结合。
[0019]在所述构造块的实施例中，构造块的外壁的预定区域具有亲油特性。预定区域例如可以是轴承滚动体的外壁或者例如可以是轴承滚道表面。当滚动体沿着滚道表面滚动时，这些表面中的每一个可能必须要承受显著的压力。滚动体与滚道表面之间的接触区域通常包含润滑剂。通过产生亲油特性的外壁的预定区域，在使用中，该预定区域的润湿性能可被设计成润滑剂将优先位于此接触区域。
[0020]在所述构造块的实施例中，在预定区域使用预定表面结构和/或使用施加到预定区域的第三材料来生成外壁的预定区域的亲油特性。使用这种第三材料，例如，第三打印材料可能是有益的，因为这种第三材料通过增材制造工艺可相对容易涂覆。可选地，可应用表面结构来确保润滑剂维持在预定区域。特定表面粗糙度或表面纹理的创建可以提高润湿。
[0021]在所述构造块的实施例中，使用第一打印材料或第三材料生成结构表面。
[0022]在所述构造块的实施例中，所述构造块包括位于该构造块中一个材料及该构造块中另一个材料之间的交界面上的功能分级交界层，功能分级交界层的组成被配置为从一个材料经由所述一个材料与所述另一个材料的混合物逐步改变为所述另一个材料。所述一个材料，例如，可以是第一打印材料，所述另一个材料，例如，可以是第二打印材料。可选地，第一打印材料可与第三打印材料形成功能分级交界层，或者，第三打印材料可与第二打印材料形成功能分级交界层。这种功能分级交界层的好处是两个材料之间的结合力较强。
[0023]在所述构造块的实施例中，从包括金属、陶瓷、聚合物、弹性体的列表中选择第一打印材料和/或第二打印材料。第一打印材料和/或第二打印材料，例如，可以是从包括诸如钢、不锈钢、马氏体时效钢、模具钢、低合金钢、铜合金、镍合金、钴合金、铝、铝合金、钛、钛合金的列表中选择的金属。
[0024]根据本发明第二方面的轴承包括根据任一实施例所述的构造块。
[0025]根据本发明第三方面的致动器系统包括根据任一实施例所述的构造块。
[0026]根据本发明第四方面的齿轮箱包括根据任一实施例所述的构造块。
[0027]本发明的其它方面可能还涉及用于机械结构的机械组件，如轮毂、外壳、连接器和肋。这种根据本发明的机械部件可能已经局部调整了多种功能，如通过包括第二材料(例如，第二打印材料)的支架，局部强度发生变化。
【附图说明】
[0028]通过参考下面描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将是显而易见的并且将得到说明。在附图中，
[0029]图1A显示了根据本发明的轴承的内圈的剖面图，图1B显示了根据本发明的轴承的滚动体的剖面图，图1C显示了根据本发明的轴承的保持架的平面图，
[0030]图2A显示了根据本发明的包含第一打印材料及第二材料的支架的轴承的剖面图，
[0031]图2B显示了根据本发明的包含第一打印材料及第二材料的支架的又一轴承的剖面图，
[0032]图3A显示了根据本发明的包含第一打印材料及第二材料的支架的致动器系统的平面图，并且，图3B显示了根据本发明的包含第一打印材料及第二材料的支架的齿轮箱，
[0033]图4A显示了在增材制造工艺中液态树脂用于涂覆打印材料的增材制造工具的第一实施例，
[0034]图4B显示了在增材制造工艺中从分配器分配的液态树脂用于涂覆打印材料的增材制造工具的第二实施例，
[0035]图5A显示了在增材制造工艺中使用材料被颗粒化成小的固态颗粒以用于涂覆打印材料的增材制造工具的第三实施例，
[0036]图5B显示了在增材制造工艺中使用从分配器中分配的颗粒状的固态材料以用于涂覆打印材料的增材制造工具的第四实施例，
[0037]图6显示了在增材制造工艺中使用被分配的融化的塑胶材料用于涂覆打印材料的增材制造工具的第五实施例。
[0038]需要注意的是，在不同附图中具有相同附图标记的项具有相同的结构特征以及相同的功能，或者是相同的信号。在已经对这样一个项的功能和/或结构进行解释之后，没有必要再详细地对其进行重复解释。
【具体实施方式】
[0039]图1A显示了根据本发明的轴承200(例如，显示在图2A中的轴承200)的内圈100的剖视图。内圈100为根据本发明的构造块100并且包括具有滚道表面的滚道圈110，并且包括打印至滚道圈110上的第一打印材料120。第一打印材料120的使用提供了一种制造轴承200的内圈100的外形的非常灵活的方式，其中，第一打印材料120可以具备任何需要的形状。使用基本标准化的滚道圈110作为起始产品，可通过增加第一打印材料120来相对容易地制造定制化的内圈100。使用这种向基本标准化的滚道圈110增加打印材料的增量制造可确保定制化的内圈100兼具高灵活性和高质量。在图1A的内圈上还显示了第一打印材料120包括以圈125的形式嵌入第一打印材料120内的支架(framework) 125。这种支架125由不同于第一打印材料120的第二材料125构成。例如，这种第二材料125可产生于增材制造工艺中，例如，与第一打印材料120相比，第二打印材料125被沉积于相似或不同的增材制造工艺中。可选地，第二材料125可能是预制的第二材料125，诸如，预制的圈125 (例如，由淬火钢125构成)。如此，根据本发明第一打印材料120与第二材料125的支架一起使用使第二材料125的预制构造块和第一打印材料120结合。与铁和淬火钢之间的差异相类似，第二个材料125的预制构造块可能在结构上不同于第一打印材料120，或者与铁和黄铜之间的差异相类似，可能化学上不同，。
[0040]当第二材料125的支架是第二打印材料125的支架时，第二打印材料125在第一次印刷材料120上的沉积可能会生成功能分级交界层(未显示)。这种功能分级交界层的组成被配置为从第一打印材料120开始经由第一打印材料120与第二打印材料125的混合区域逐步改变为第二打印材料125。这种功能分级交界层的好处是第一打印材料120和第二打印材料125之间的接合较强。
[0041]图1B显示了根据本发明的轴承200的滚动体140的剖视图。滚动体140作为根据本发明的构造块140并且包括第一打印材料150及第二材料155的支架。在图1B所示的实施例中，第二材料155的支架被安排在位于第一打印材料150内的中空结构157内。可选地，第二材料155的支架的至少一部分可构成中空结构157的内壁的至少一部分。如此，第二材料155的支架能够对中空结构157的整体强度作贡献，由于第一打印材料157内包括中空结构157，导致整体重量显著降低，同时保证构造块140与没有中空结构157的相比，仍然保持相似甚至更强的整体强度。
[0042]在图1B中所示实施例中，滚动体140由第一打印材料150构成。然而，滚动体140可能也只是部分包括第一打印材料150，例如，滚动体140可能包括例如预制淬火钢的外壳(未显示)，其中，滚动体140的内部部件包括包含有第二材料155的支架的第一打印材料150。使用淬火钢的外壳的好处在于这将确保滚动体140能够在轴承200的使用过程中承受长期施加于滚动体140的磨损。
[0043]图1C显示根据本发明的用于轴承200的保持架160的平面图。保持架160作为本发明的构造块160可能还包括第一打印材料170、连同至少一部分嵌入第一打印材料170内的第二材料175的支架。在本实施例中，第二材料175的支架又是一个环形的第二材料175的支架，其可以用来加强构造块160的整体强度。第二材料175的这个环形支架可以包括与第一打印材料170—起打印的第二打印材料175，或者与第一打印材料170分开打印的第二打印材料175。当第二打印材料175与第一打印材料170—起打印时，在第一打印材料170和第二打印材料175之间可产生如前所述的功能上分级的交界面(未显示)。可选地，第二材料175的支架可以是预制的第二材料175的支架，例如，由淬火钢构成，以致增加保持架160的整体强度，同时通过使用第一打印材料170保持增材制造工艺的灵活性。
[0044]图2A显示了轴承200的剖面图，其中，轴承200包括第一打印材料250、260及至少一部分嵌入第一打印材料260内的第二材料265的支架。轴承200包括滚动体205。这些滚动体205可以与如图1B所示的作为根据本发明的构造块140的滚动体140类似。轴承200包括与作为根据本发明的构造块100的内圈100类似的内圈280。此外，在本实施例的内圈280，内圈280由可以在其上涂覆第一打印材料250的滚道圈212构成。第二材料125的支架(例如，第二材料125的预制环形支架)位于第一打印材料250内。轴承200还包括与内圈280相似的外圈290，其包括可在其上涂覆第一打印材料260的滚道圈220。目前，第二材料265的支架由多个支架265构成，多个支架265沿径向延伸以承受可施加于外圈280的径向力。第二材料125、265可以是第二打印材料125、265或者可以是如上述实施例内所述的被预制构造。
[0045]图2B显示包括打印材料350、360的另一个轴承300的剖视图。显示在图2B中的轴承300是包括滚动体305为球体305的球轴承300。这些球体305也可为根据本发明的构造块，其中，球体305由至少部分第一打印材料(未显示)及至少部分嵌入第一打印材料的第二材料的支架(未显示)构成。内圈380包括接合到打印材料350的滚道圈310。多个第二材料355的支架嵌入第一打印材料350来提高轴承300的整个内圈380的强度。外圈390包括接合到打印材料360的滚道圈320。从图2B可以看出，附于外圈390的滚道圈320的打印材料360的外型尺寸可以具有任何形状，例如，具有图2B中所示的矩形剖面尺寸。在图2B所示的这种构造下，外圈390的打印材料360可以还包括孔365，例如，可允许螺钉或其它依附连接方式将外圈390连接至构件(未显示)上。在图2B所示的实施例中，外圈390的打印材料360还包括可用来降低轴承300的整体重量的中空结构375。这些中空结构375中的一些或全部包括第二材料377的支架以加强中空结构375或加强第一打印材料360。第二材料377的支架可以是一个预制的第二材料377的支架或者可以为如前所述由第二打印材料377构成的支架。在图2B中，第一打印材料360的剩余部分包括完全遵循第一打印材料360的完整形状的三维骨架365。这种骨架365可用作中空结构(未显示)的完备格来塑造外圈390的外部尺寸，并且用于限定外圈390的外表面，同时为了尽可能地降低外圈390的整体重量，允许外圈390内部结构具有尽可能多的中空结构(未显示)。
[0046]图3A显示了致动器系统700，其中，致动器700包括致动器系统700的外壳710、本体710或静止元件710及致动器系统700的移动元件730或轴730或杆730。外壳710至少部分由第一打印材料720构成，其中，第一打印材料720包括根据本发明的第二材料725的支架。第一打印材料720及第二打印材料725的支架的任意结合已在前述例子中说明，可以在此应用所述任意结合以产生构造块所需的整体强度和/或产生所需的重量降低。
[0047]图3B显示了根据本发明的齿轮箱800的剖视平面图。齿轮箱800通过第一轴840连接到电机830，并且齿轮箱800将电机830的旋转速度传递到第二轴850的、经过转换的旋转速度。齿轮箱800包括多个齿轮810。所述多个齿轮810中的一个至少部分由第一打印材料820构成并且包括位于第一打印材料820内的作为加强支架的第二材料825的支架。再次，第一打印材料820及第二打印材料825的支架的任意结合已在前述例子中说明，可以在此应用所述任意结合以产生构造块所需的整体强度和/或根据需要降低重量。
[0048]如前所述，本发明的另一方面可能也涉及到用于机械构造的机械构造块，如轮毂(未显示)，外壳(未显示)，连接器(未显示)和肋(未显示)。根据本发明的这种机械构件可能已局部调整了多种功能，如通过包括第二材料(例如，第二打印材料)的支架来实现局部强度变化。
[0049]图4A示出了在增材制造工艺中的液态树脂450被用于涂覆打印材料460的增材制造工具400的第一实施方式。此类增材制造工具400包括树脂容器430，该树脂容器430包含有液态树脂450。平台470位于树脂容器430内部，其中，平台470被配置成缓慢向下移动进入树脂容器430。增材制造工具400还包括发射出激光束412的激光器410，该激光束412具有用于对在打印材料460上应添加额外的打印材料460的位置处的液态树脂450进行固化的波长。在要涂覆新的一层打印材料460之前，在打印材料460上拖动复涂棒(re-coating bar)440以便确保在打印材料460的顶部处有液态树脂450的薄层。使用激光器410来照射位于应涂覆额外的打印材料460的、液态树脂450的薄层上的某些部分，这将会使得树脂450局部固化。在如图4A中所示的实施方式中，使用扫描镜420来反射激光束412，使其穿过液态树脂450的层。如果在当前层中的所有需要固化的部分都已经用激光束412进行过了照射，平台470将打印材料460进一步下降到液态树脂450中，以便允许复涂棒460将另一层液态树脂450涂覆到打印材料460的顶部上，由此继续增材制造工艺。
[0050]图4B示出了在增材制造工艺中的液态树脂450由分配装置405或打印头405分配以用于涂覆打印材料460的增材制造工具401的第二实施方式。增材制造工具401还包括树脂容器430，该树脂容器430包含有液态树脂450，其要经由供给装置455向着打印头405进行供给。打印头405还包括打印喷嘴415，液态树脂450的液滴从该打印喷嘴415射向打印材料460。这些液滴可受重力作用从打印头405落到打印材料460上，或者可以使用一些喷射结构(未示出)从打印喷嘴415喷向打印材料460 ο打印头405还包括发射激光束412的激光器410，激光器410用于当液态树脂450的液滴击中打印材料460时立即固化该液态树脂450的液滴，从而将该液态树脂450的液滴固定到已经打印的打印材料460。形成固态物体的打印材料460可位于平台470上。
[0051]图5A示出了在增材制造工艺中的对材料进行颗粒化工艺使其成为小的固态颗粒550以用于涂覆打印材料560的增材制造工具500的第三实施方式。现在，增材制造工具500(也被称为选择性激光烧结工具500或SLS工具500)包括颗粒容器530，该颗粒容器530包含有经过颗粒化工艺的小的固态颗粒550。打印材料560再次位于平台570上并且完全被经过颗粒化工艺的小的固态颗粒550包围。降低平台允许颗粒供给辊540将另一层经过颗粒化工艺的固态颗粒550涂覆到打印材料560上。随后，使用激光器510和扫描镜520局部地施加激光束512将局部地熔化经过颗粒化工艺的固态颗粒550并且将其彼此连接并与打印材料560连接，以便生成要创建的固态物体的下一层。接下来，平台570进一步下移，从而允许通过颗粒供给辊540来涂覆下一层经过颗粒化工艺的固态颗粒550，以便在增材制造工艺中继续下一层。
[0052]图5B示出了在增材制造工艺中的经过颗粒化工艺的固态材料550由分配装置505或打印头505分配以用于涂覆打印材料560的增材制造工具501或SLS工具501的第四实施方式。增材制造工具501还包括颗粒容器530，该颗粒容器530包含有经过颗粒化工艺的固态颗粒550，其要经由供给装置555向着打印头505进行供给。打印头505还包括打印喷嘴515，经过颗粒化工艺的固态颗粒550从该打印喷嘴515射向打印材料560。这些固态颗粒550可受重力作用从打印头505落到打印材料560上，或者可以使用一些喷射结构(未示出)从打印喷嘴515喷向打印材料560。打印头505还包括发射激光束512的激光器510，激光器510用于当固态颗粒550击中打印材料560时立即熔化或烧结该固态颗粒550，从而将该固态颗粒550固定到已经打印的打印材料560。形成固态物体的打印材料560可位于平台570上。
[0053]图6示出了在增材制造工艺中的分配被熔化的塑料材料650以用于涂覆打印材料660的增材制造工具600的第五实施方式。在图6中所示的增材制造工具600还被称为熔融沉积成型工具600或FDM工具600。现在，塑料丝630通过细丝供给装置640供给到分配装置610或熔化装置610。该分配装置610或熔化装置610包括挤压喷嘴(extrus1n nozzle)615，其用于熔化塑料丝630以形成被熔化的塑料材料650的液滴，该液滴被涂覆到打印材料660，并且在其上硬化且连接到已经打印的打印材料660。分配装置610可被配置并构造成在重力作用下或者经由喷射机构(未示出)将被熔化的塑料650的液滴涂覆到打印材料660 ο增材制造工具600还包括定位系统620，其用于跨打印材料660来定位分配装置610。
[0054]综上所述，本发明提供了一种用于机械结构的构造块140。本发明还提供轴承、致动器系统、外壳、轮毂、机械连接器和齿轮箱。所述构造块包括在增材制造工艺中被打印的第一打印材料150，其中，第一打印材料包括不同于第一打印材料且至少部分地嵌入在第一打印材料的第二材料155的支架。第二材料的这种支架可以被包含在中空结构157中。可选地，第二材料的支架中的至少一部分可能构成中空结构的内壁的至少一部分。第二材料的支架可以是预制的或也可以通过增材制造工艺生成。此构造块的好处是允许在限制整体重量的同时增加强度。
[0055]应当注意的是，上述实施方式是为了说明而非限制本发明，并且本领域中的技术人员将能够设计出许多可供选择的实施方式。
[0056]在权利要求中，任何被置于括号之间的参考符号不应当被理解为是对权利要求进行限制。动词“包括”及其变形的使用并不排除存在与权利要求中所规定的元件或步骤不同的元件或步骤。在一元件之前的冠词“一”并不排除存在多个此类元件。本发明可通过包括若干不同元件的硬件，以及通过适当编程的计算机来实现。在枚举了若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干装置可通过同一硬件项目来实现。事实上，在彼此不同的从属权利要求中记载了特定措施，但这并不表明不能有利使用这些措施的组合。
[0057]附图标记列表
[0058]构造块100，140，160，增材制造工具400，401
[0059]205，280，290，打印头405，505
[0060]305，380，390打印喷嘴415，515
[0061]滚道圈110，210，220，激光器410，510
[0062]310，320激光束412，512
[0063]轴承200，300扫描镜420，520
[0064]滚动体140，205，305树脂容器430
[0065]第一打印材料120，150，170，复涂棒440
[0066]250，350，360， 液态树脂450
[0067]460，560，660供给装置455，555
[0068]第二材料125，155，175，平台470，570，670
[0069]265，365，377SLS 工具500，501
[0070]钢元素125，175，355颗粒容器530
[0071]第二打印材料265，365，377颗粒供给辊540
[0072]打印材料 120，150，170， 经过颗粒化工艺的材料550
[0073]250，350，360， FDM 工具600
[0074]460，560，660， 熔化器610
[0075]720挤压喷嘴615
[0076]可打印材料 450，550，650定位结构620
[0077]保持架160丝630
[0078]内圈100，280，380丝供给装置640
[0079]外圈290，390液态塑料650
[0080]结构孔365
【主权项】
1.一种机械结构的构造块(100、140、160、205、280、290、305、380,390),包括通过增材制造工艺被打印的第一打印材料(120、150、170、250、350、360、460、560、660)，其特征在于: 第一打印材料(120、150、170、250、350、360、460、560、660)包括不同于第一打印材料(120、150、170、250、350、360、460、560、660)的至少部分嵌入第一打印材料(120、150、170、.250、350、360、460、560、660)中的第二材料(125、155、175、265、365、377)的支架， 所述构造块(100、140、160、205、280、290、305、380、390)包括第一打印材料(120、150、.170、250、350、360、460、560、660)内的一个或多个空穴(157、257、375)，所述第二材料(125、.155、175、265、365、377)的支架被包含在所述一个或多个空穴(157、257、375)中的某些或全部空穴中。2.根据权利要求1所述的构造块(100、140、160、205、280、290、305、380,390),其特征在于，所述第二材料(125、175、355)的支架包括至少部分嵌入第一打印材料(120、150、170、.250、350、360、460、560、660)内的预制的支架(125、175、355)。3.根据权利要求2或3中的任一项所述的构造块(100、140、160、205、280、290、305、380、.390)，其特征在于，所述第二材料(125、175、355)的支架至少部分构成所述一个或多个空穴(157、257、375)的壁。4.根据上述权利要求中任一项所述的构造块(100、140、160、205、280、290、305、380、.390)，其特征在于，所述第二材料(265、365、377)是不同于第一打印材料(120、150、170、.250、350、360、460、560、660)的第二打印材料(265、365、377)。5.根据上述权利要求中任一项所述的构造块(100、140、160、205、280、290、305、380、.390)，其特征在于，至少部分嵌入第一打印材料(120、150、170、250、350、360、460、560、660)的支架构成所述构造块(100、140、160、205、280、290、305、380、390)的二维骨架或三维骨架(365)06.根据上述权利要求中任一项所述的构造块(100、140、160、205、280、290、305、380、.390)，其特征在于，所述支架或所述支架与第一打印材料(120、150、170、250、350、360、460、.560、660)—起被配置及构造成在使用中承受施加到所述构造块(100、140、160、205、280、.290、305、380、390)的外壁的预定区域的预定负载。7.根据上述权利要求中任一项所述的构造块(100、140、160、205、280、290、305、380、.390)，其特征在于，所述构造块(100、140、160、205、280、290、305、380、390)的外壁的所述预定区域(207、209)具有亲油性。8.根据上述权利要求中任一项所述的构造块(100、140、160、205、280、290、305、380、.390)，其特征在于，在所述预定区域(207、209)使用预定表面结构和/或使用施加到所述预定区域(207、209)的第三材料生成外壁预定义区域(207、209)的亲油性。9.根据权利要求8所述的构造块(100、140、160、205、280、290、305、380,390),其特征在于，使用第一打印材料(120、150、170、250、350、360、460、560、660)或使用第三材料生成所述表面结构。10.根据上述权利要求中任一项所述的构造块(100、140、160、205、280、290、305、380、.390)，其特征在于，所述构造块(100、140、160、205、280、290、305、380、390)包括位于多个界面中的一处界面上的功能梯度界面层，所述多个界面形成在构造块(100、140、160、205、.280、290、305、380、390)中的一种材料与构造块(100、140、160、205、280、290、305、380、390)的另一种材料之间，功能梯度界面层的构成被配置为从一种材料经由所述一种材料(120、.220、320)与所述另一种材料(120、220、320)的混合物逐步转变为所述另一种材料(120、.220、320)。11.根据上述权利要求中任一项所述的构造块(100、140、160、205、280、290、305、380、.390)，其特征在于，第一打印材料(120、150、170、250、350、360、460、560、660)和/或第二打印材料(265、365、377)从包括其它任何材料家族的列表中选择，包括金属、离子、陶瓷、聚合物/弹性体，在结构上，无论是结晶的，还是无定形的，(均包括在内)。12.—种包括上述权利要求任一项所述的构造块(100、140、160、205、280、290、305、.380、390)的轴承(200、300)。13.—种包括权利要求1至11中任一项所述的构造块(100、140、160、205、280、290、305、.380、390)的致动器系统(700)。14.一种包括权利要求1至11中任一项所述的构造块(100、140、160、205、280、290、305、.380、390)的齿轮箱(800)。
【文档编号】B29C70/70GK105829078SQ201480069496
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月18日
【发明人】亚历桑德罗·桑兹
【申请人】斯凯孚公司