制造具有至少一个嵌入式特征部的部件的方法与流程

本文总体涉及增材制造领域，并且更特别地，涉及制造具有至少一个嵌入式特征部的部件的方法以及用于机动车辆的这种部件。

背景技术：

许多制造部件并入有一个或多个嵌入式特征部并且对于重量和生产效率而言并未最佳化。例如，机动车辆中央控制台可并入有多个嵌入式特征部，诸如系统布设特征部(即，(a)电气配线，(b)供暖、通风与空调系统管道工程，(c)电子模块，(d)天线)。这类嵌入式特征部需要另外的部件和组装。因此，并入有嵌入式特征部的中央控制台经常体积庞大并且被过度设计。这类中央控制台可能包含过量质量。

本文涉及制造这种部件的一种新的改进方法。所述方法利用并借助增材制造的独特能力来实现更有效率和重量更轻的设计，并且零件数量更少，组装更简单。

技术实现要素：

根据本文描述的目的和益处，提供一种用于制造具有至少一个嵌入式特征部的部件的方法。所述方法包括如下步骤：(a)限定用于所述部件的边界模板，(b)保留边界模板内的容纳空间或功能区域用于所述至少一个嵌入式特征部，(c)固结并在结构上最佳化所述部件以允许在部件制造期间更有效率地分配材料，以及(d)使用增材制造技术制造所述部件。

所述固结并在结构上最佳化的步骤可包括如下步骤：由计算机装置完成在部件的所有可能结构变化之间的统计分析，同时考虑用于嵌入式系统的最有效率路径的所有不同的非设计空间。另外，固结并在结构上最佳化的步骤可包括执行设计修改以在统计分析后实现最终解决方案的步骤。

所述方法还可包括穿过部件布设电气配线的步骤。此外，所述方法可包括将电气配线嵌入部件的材料中的步骤。

在一些实施例中，所述方法可包括穿过部件布设管道工程的步骤。另外，所述方法可包括将所述管道工程嵌入部件的材料中的步骤。在其他实施例中，所述方法可包括使用增材制造技术在部件内制造所述管道工程的步骤。

在许多可能实施例中的一个或多个中，所述方法可包括保留所述功能区域用于电子模块。此外，所述方法可包括将所述电子模块嵌入部件的材料中。

在其他可能的实施例中，所述方法可包括保留所述功能区域用于天线的步骤。另外，所述方法可包括将所述天线嵌入部件的材料中。

在许多可能实施例中的至少一个中，所述方法可包括使用增材制造技术在部件内制造管道工程。

在许多可能实施例中的一个或多个中，所述部件可以是机动车辆部件。因此，所述部件可包括控制台。在其他实施例中，所述部件可包括仪表板。在其他实施例中，所述部件可包括座椅框架和装饰件。在其他实施例中，所述部件可包括门装饰面板。在其他实施例中，所述部件可包括立柱装饰件。在其他实施例中，所述部件可包括顶置控制台。在其他可能的实施例中，所述部件可包括防磨板。在其他可能的实施例中，所述部件可包括后窗台。另外，所述部件可包括这些结构中的任一个的组合。

根据另外的方面，提供一种机动车辆部件。所述机动车辆部件包括通过增材制造制成的主体和嵌入在所述主体中的系统布设特征部。在许多可能实施例中的一个或多个中，所述系统布设特征部可包括空气管道。在许多可能实施例中的一个或多个中，所述系统布设特征部可包括电气配线。在一个或多个实施例中，所述系统布设特征部也可通过增材制造制成。

根据另一方面，提供一种机动车辆中央控制台。所述机动车辆中央控制台包括主体和系统布设特征部，其两者通过增材制造制成。系统布设特征部可包括用于机动车辆的供暖、通风与空调系统的管道工程。

在下列描述中，示出并描述了制造具有至少一个嵌入式特征部的部件的方法以及如此制造的部件的若干优选实施例。应当认识到的是，所述方法和部件能够具有其他不同的实施例，并且其若干细节能够在各种显见方面中做出修改，而均不背离在下列权利要求中阐述和描述的方法和部件。因此，附图和描述应被视为在本质上是说明性的而不是限制性的。

附图说明

并入本文且形成本说明书一部分的附图示出方法和部件的若干方面，并且连同描述内容一起用来解释其某些原理。

图1是并入有两个不同嵌入式特征部的呈机动车辆中央控制台形式的部件的透视图。

图2至图7是示意性地示出制造具有至少一个嵌入式特征部的部件的方法的一系列视图。更确切地说：

图2示出限定或建立用于部件的覆盖面积的步骤。

图3示意性地示出限定或建立用于部件的边界模板以及保留边界模板内的功能区域用于必要的特征部或其他要求的步骤。

图4示意性地示出用于各种嵌入式特征部的冷冻区域以及待固结并在结构上最佳化以在部件制造期间允许更有效率地分配材料的部件的区。

图5示出对部件进行结构最佳化的第一迭代结果。

图6a示出考虑图5的最佳化结果，用于嵌入式电气配线的一种可能的路线。

图6b示出考虑图5的最佳化结果，用于嵌入式电气配线的第二种可能的路线。

图6c示出不考虑图5中示出的最佳化结果，用于嵌入式电气配线的最短路线。

图7示出使用增材制造技术制造部件的步骤。

现在将详细参考制造具有至少一个嵌入式特征部的部件的方法以及所述部件的本文优选实施例，其示例在附图中示出。

具体实施方式

现参考图1，示出部件10，所述部件10利用制造具有至少一个嵌入式特征部的所述部件的新的改进方法制成，所述至少一个嵌入式特征部大体由附图标号12和14表示。更确切地说，在示出的实施例中，部件10包括机动车辆中央控制台，嵌入式特征部12包括用于机动车辆的供暖、通风与空调(hvac)系统的管道工程，并且嵌入式特征部14包括电气配线。

机动车辆部件10包括通过增材制造制成的主体16。嵌入式特征部12、14是嵌入到主体16中的系统布设特征部。更确切地说，主体16包括侧壁17和肋18的栅格工程。嵌入式特征部/管道工程12穿过从部件10的前端20延伸到部件的后端22的肋18中的至少一些。在部件10的一些实施例中，肋18被制成具有开口以接收管道工程12的随后安设区段。在其他可能的实施例中，嵌入式特征部/管道工程12在制成主体16的同时也通过增材制造制成。

示出的部件10的嵌入式特征部/电气配线14接收在狭槽或通道24中，所述狭槽或通道24形成于部件10的侧壁17中并且在设计部件时特别地专用于这一目的。

现参考图2至图5、图6a至图6c和图7，其示意性地示出制造部件10(诸如图1中所示的机动车辆中央控制台)的新的改进方法。所述方法包括限定用于部件10的边界模板26的步骤。参见图2，其示出当从上方观察时用于部件10的覆盖面积f，并且图3示出从上方观察时的边界模板26。虽然图2和图3是部件10和边界模板26的二维表示，但是应当理解，在边界模板限定部件的外设计边界的情况下，部件和边界模板是三维的。

接下来是保留边界模板26内的容纳空间或功能区域28a–28f用于嵌入式特征部(未示出)中的每一个的步骤。图4示出冷冻区域或保留的功能区域28a–28f以及待在结构上最佳化的部件10的区30。功能区域28a–28f的示例可包括但不限于附接位置、间隙区、存储空间和面向客户的特征部。

接下来，所述方法包括固结并在结构上最佳化部件10以允许在部件制造期间更有效率地分配材料。固结并在结构上最佳化部件包括由计算装置完成在部件的所有可能结构变化之间的统计分析。这产生部件10的第一迭代结果或设计，所述部件10包括拉伸横穿待最佳化的区30，同时避开冷冻区域或功能区域28a–28f的栅格或肋结构s(如图5中所示)。

固结并在结构上最佳化部件10还包括执行设计修改以在统计分析后实现最终解决方案的步骤。因此，如图6a和图6b中所示，所述方法可包括在配线入口/出口28b和28e之间穿过部件10布设配线。如图6a和图6b中所示，两个潜在的配线路线由虚线l1和l2指示。相比之下，图6c示出不考虑第一迭代的结构，用于在入口/出口28b、28e之间穿过部件10的任何嵌入式配线的最短路线l3。

在所有可能的变化之间执行统计分析之后，所述方法可包括执行设计修改以在统计分析后实现最终解决方案。因此，如图7所示，在功能区域28b和28e之间的栅格或肋结构s被修改成容纳根据最短路线，在入口/出口28b、28e之间横穿部件10的嵌入式配线。为了实现这个结果，所述方法还包括将配线32嵌入在输入/输出28b、28e之间延伸的肋34中。

图2至图7示出部件10，其中嵌入式特征部是配线32。在此应当理解，嵌入式特征部可采取许多其他形式，包括但不必限于管道工程、电子模块和/或天线。在嵌入式特征部是管道工程的情况下，所述方法可包括如下步骤：保留功能区域用于管道工程，穿过部件10布设管道工程，以及最后，将管道工程嵌入部件的材料中。

在一些实施例中，所述方法可包括使用增材制造技术在部件10内实际制造管道工程的步骤。因此，管道工程可在制造部件的最佳化结构的过程期间形成。

在嵌入式特征部是电子模块的情况下，所述方法可包括保留功能区域用于电子模块，以及将电子模块嵌入部件的材料中的步骤。

在嵌入式特征部是天线的情况下，所述方法可包括保留功能区域用于天线，以及将天线嵌入部件的材料中的步骤。在天线包括电缆连接的情况下，所述方法还可包括穿过部件10布设电缆，以及将电缆嵌入部件的材料中的步骤。

如上文所述，部件10可以是机动车辆部件。所述机动车辆部件可选自包括下列的部件组：控制台、仪表板、座椅框架和装饰件、门装饰面板、立柱装饰件、顶置控制台、防磨板、后窗台及其组合。另外，应当注意，这一部件列表出于说明目的被呈现，而不应被认为在范围上具有限制性。

已经出于说明和描述的目的呈现了前述内容。前述内容并不意图是详尽的或将实施例限于所公开的精确形式。根据上述教导内容，可以进行显见的修改和变化。所有这些修改和变化都在对所附权利要求在根据它们被公平、合法、公正地授予的外延加以解释时所确定的本发明的范围内。

根据本发明，提供一种机动车辆部件，其具有通过增材制造制成的主体；以及嵌入在所述主体中的系统布设特征部。

根据实施例，所述系统布设特征部选自包括下列的组：空气管道、电气配线及其组合。

根据本发明，提供一种机动车辆中央控制台，其具有通过增材制造制成的主体和系统布设特征部。

根据实施例，所述部件选自包括下列的部件组：控制台、仪表板、座椅框架和装饰件、门装饰面板、立柱装饰件、顶置控制台、防磨板、后窗台及其组合。

根据实施例，所述系统布设特征部也通过增材制造制成。

根据实施例，所述系统布设特征部是用于机动车辆的供暖、通风与空调系统的管道工程。