能量吸收结构制造技术

本文提供了用于增材制造具有增加的能量吸收特性的结构的设备和方法。三维(3D)增材制造结构可以构造有空间相关的特征以形成碰撞部件。当用在运输交通工具的构造中时，具有空间相关的增材制造的特征的碰撞部件可以加强并增加碰撞能量吸收。这继而吸收并重新分布更多碰撞能量远离交通工具的乘员(们)，从而提高了乘员的安全性。

Energy absorbing structure

【技术实现步骤摘要】
能量吸收结构
本公开总体涉及用于制造具有增加的能量吸收特性的结构的技术，并且更具体地涉及增材制造运输交通工具的撞击部件。
技术介绍
三维(3D)打印(还被称为增材制造)呈现出高效构建用于汽车和其它运输结构(比如，飞机、船舶、摩托车等)的部件的新机遇。将增材制造过程施用于生产这些产品的行业已经证明将生产在结构上更高效的运输结构。使用3D打印的部件生产的汽车可以被制成更牢固、更轻、并且因此更具有燃料效率。安全性也是运输结构中的考虑因素。根据国际公路安全旅行协会(ASIRT)的报道，全世界每年有超过一百万人死于道路碰撞。很多因素导致了致命的碰撞，包括例如驾驶员行为和交通工具设计的各个方面。碰撞期间，乘员由于冲击碰撞能量而经历加速的方式还可以决定生存的可能性。需要通过解决这种碰撞能量被吸收与被分布的方式来提高交通工具安全性。
技术实现思路
将在下文参考三维(3D)打印技术更加全面地描述用于增材制造具有增加的能量吸收特性的结构的技术的几个方面。在一方面，运输交通工具包括第一结构区域、第二结构区域、以及增材制造的碰撞部件。增材制造的碰撞部件定位在第一结构区域与第二结构区域之间。增材制造的碰撞部件包括至少一个壳体层和空间相关的轮廓，所述增材制造的碰撞部件被构造成吸收并重新分布来自第一结构区域和第二结构区域中的至少一个的碰撞能量。增材制造的碰撞部件可以包括热处理区域，其被构造成吸收来自第一结构区域和第二结构区域中的至少一个的碰撞能量。载荷承受部件可以使载荷能够通过限定的载荷路径传递或转移至其它部件。另一方面，增材制造的碰撞部件可以被构造成通过吸收一定量的碰撞能量(例如，当制造的碰撞部件经历受控变形时)来吸收来自第一结构区域和第二结构区域中的至少一个的碰撞能量。吸收的一定量的碰撞能量可以基于空间相关的轮廓。空间相关的轮廓可以包括壳体参数。壳体参数可以是壳体厚度。壳体厚度可以被构造成根据位置而改变。壳体参数可以是壳体密度；壳体密度可以被设置为根据位置而改变。此外，一方面，空间相关的轮廓还可以是横截面的几何构型、形状或尺寸的函数。空间相关的轮廓可以包括壳体材料。增材制造的碰撞部件可以被构造成基于预期的安全气囊的展开轮廓来吸收一定量的碰撞能量。增材制造的碰撞部件可以被构造成基于预期的减速曲线来吸收一定量的碰撞能量。内部空腔可以包括泡沫。泡沫可以包括金属。增材制造的碰撞部件可以是框架挤压导轨。另一方面，增材制造运输交通工具中的碰撞部件的方法包括：形成被壳体区域包围的中空区域；并且根据位置来控制壳体区域的轮廓。控制壳体区域轮廓可以包括改变壳体厚度。控制壳体区域轮廓可以包括改变材料密度。控制壳体区域轮廓可以包括改变壳体区域的材料。此外，一方面，空间相关的轮廓还可以是横截面的几何构型、形状或尺寸的函数。增材制造运输交通工具中的碰撞部件的方法可以进一步包括将泡沫注射到中空区域中。另一方面，运输交通工具包括增材制造的碰撞部件。增材制造的碰撞部件包括内部中空区域和壳体。壳体具有可变的横截面轮廓。增材制造的碰撞部件可以进一步包括至少一个增材制造的加强元件。可变的横截面轮廓可以被构造成加强变形模式以及能量吸收能力。可变的横截面轮廓可以包括计量的厚度。计量的厚度可以是碰撞部件的长度的函数。可变的横截面轮廓可以包括至少一个挤压启动特征。挤压启动特征可以被构造成在冲击事件期间启动增材制造的碰撞部件的结构坍塌。至少一个挤压启动特征可以被构造成在冲击事件期间经由几何构型的改变来启动增材制造的碰撞部件的结构坍塌。至少一个挤压启动特征可以被构造成在冲击事件期间通过材料的改变来启动增材制造的碰撞部件的结构坍塌。至少一个挤压启动特征可以是基于三维(3D)打印机的打印参数的增材制造的特征。增材制造的碰撞部件可以被构造成在冲击事件期间相当多地吸收一定量的冲击能量。增材制造的碰撞部件可以被构造成在冲击事件期间相当多地吸收并重新分布一定量的冲击能量远离运输交通工具的乘员。另一方面，计量运输交通工具中的支撑结构的方法包括：形成被壳体区域包围的中空区域；并且根据位置来控制横截面轮廓。根据位置来控制横截面轮廓可以包括根据位置来控制横截面轮廓。横截面轮廓可以根据位置来控制，以便加强变形模式以及能量吸收能力。根据位置来控制横截面轮廓可以包括根据位置来改变横截面轮廓的厚度。根据位置来改变横截面轮廓的厚度可以包括在横截面轮廓内的所选位置处放置至少一个挤压启动器。另一方面，运输交通工具包括增材制造的碰撞结构。增材制造的碰撞结构包括目标冲击位置和位于目标冲击位置处的增材制造的开孔结构。增材制造的碰撞结构可以定位在运输交通工具的前部处。目标冲击位置可以在增材制造的碰撞结构的前部。增材制造的碰撞结构可以定位在运输交通工具的后部处。目标冲击位置可以在增材制造的碰撞结构的后部。增材制造的开孔结构可以包括格栅。格栅可以包括可变的格栅密度，所述可变的格栅密度是距目标冲击位置的距离的函数；并且至少在目标冲击位置处可以具有可变的格栅密度。增材制造的格栅结构可以是缓冲器。在另一方面，增材制造碰撞结构的方法包括在碰撞结构上限定目标冲击位置；并且在目标冲击位置处形成开孔结构。在目标冲击位置处形成开孔结构可以包括增材制造至少一个加强结构。在目标冲击位置处形成开孔结构可以包括与至少一个加强结构同时地增材制造格栅。增材制造格栅可以包括改变格栅的密度，使得至少在目标冲击位置处具有该密度。在格栅的增材制造之后，可以将泡沫注射到格栅中。理解的是，对于本领域技术人员来说，增材制造具有增加的能量吸收特性的结构的其它方面将从以下详细叙述中变得显而易见，其中通过说明的方式仅示出和描述了几个实施例。如本领域技术人员将理解的是，增材制造具有增加的能量吸收特性的结构可以通过不脱离本技术的其它实施例来实现。因此，附图和详细描述本质上被认为是说明性的而不是限制性的。附图说明现在将通过附图中的示例而非通过限制，在详细描述中来呈现用于增材制造具有增加的能量吸收特性的结构的技术的各个方面，其中：图1A-1D示出了在不同的运行阶段期间的示例3-D打印机系统。图2A示出了根据实施例的插入泡沫块之前的增材制造的碰撞部件的侧视透视图。图2B示出了根据图1A的实施例的插入泡沫块之后的增材制造的碰撞部件的前视透视图。图3A示出了根据实施例的在结构上计量的碰撞部件的侧视透视图。图3B示出了根据图2A的实施例的在结构上计量的碰撞部件的二维表示。图3C示出了根据图2A的实施例的在结构上计量的碰撞部件的第一横截面。图3D示出了根据图2A的实施例的在结构上计量的碰撞部件的第二横截面。图3E示出了与根据图2A的实施例的在结构上计量的碰撞部件相关的加速度与时间的绘图的曲线图。图4A示出了根据另一个实施例的在结构上计量的碰撞部件的二维表示。图4B示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能量吸收结构，其特征在于，包括：/n第一结构区域；/n第二结构区域；以及/n增材制造的碰撞部件，所述增材制造的碰撞部件定位在所述第一结构区域与所述第二结构区域之间，所述增材制造的碰撞部件包括至少一个壳体层以及空间相关的轮廓，所述增材制造的碰撞部件被构造成吸收并重新分布来自所述第一结构区域和所述第二结构区域中的至少一个的碰撞能量。/n

【技术特征摘要】
20181005 US 16/153,2381.一种能量吸收结构，其特征在于，包括：
第一结构区域；
第二结构区域；以及
增材制造的碰撞部件，所述增材制造的碰撞部件定位在所述第一结构区域与所述第二结构区域之间，所述增材制造的碰撞部件包括至少一个壳体层以及空间相关的轮廓，所述增材制造的碰撞部件被构造成吸收并重新分布来自所述第一结构区域和所述第二结构区域中的至少一个的碰撞能量。


2.根据权利要求1所述能量吸收结构，其特征在于，所述增材制造的碰撞部件包括热处理区域，所述热处理区域被构造成吸收并重新分布来自所述第一结构区域和所述第二结构区域中的至少一个的碰撞能量。


3.根据权利要求1所述的能量吸收结构，
其特征在于，所述增材制造的碰撞部件被构造成通过吸收一定量的碰撞能量来吸收并重新分布来自所述第一结构区域与所述第二结构区域中的至少一个的碰撞能量；并且
其中，所述一定量的碰撞能量基于所述空间相关的轮廓。


4.根据权利要求3所述的能量吸收结构，其特征在于，所述空间相关的轮廓包括壳体参数。


5.根据权利要求4所述的能量吸收结构，其特征在于，所述壳体参数包括壳体厚度、横截面几何构型、壳体尺寸或壳体密度中的至少一个，所述壳体厚度被构造成根据位置而改变，所述壳体密度被构造成根据位置而改变。


6.根据权利要求3所述的能量吸收结构，其特征在于，所述空间相关的轮廓包括壳体材料。


7.根据权利要求3所述的能量吸收结构，其特征在于，所述增材制造的碰撞部件被构造成基于预期的安全气囊展开轮廓或减速曲线中的至少一个来吸收所述一定量的碰撞能量。


8.根据权利要求1所述的能量吸收结构，其特征在于，所述增材制造的碰撞部件包括内部中空区域，并且所述内部中空区域包括泡沫。


9.根据权利要求1所述的能量吸收结构，其特征在于，所述增材制造的碰撞部件是框架挤压导轨。


10.一种能量吸收结构，其特征在于，包括增材制造的碰撞部件，所述增材制造的碰撞部件包括：
内部中空区域；
壳体，所述壳体具有可变的横截面轮廓。


11.根据权利要求10所述的能量吸收结构，其特征在于，所述增材制造的碰撞部件进一步包括至少一个增材制造的加强元件。


12.根据权利要求10所述的能量吸收结构，其特征在于，所述可变的横截面轮廓被构造成加强变形模式和能量吸收能力。


13.根据权利要求10所述的能量吸收结构，其特征在于，所述可变的横截面轮廓包括计量的厚度，所述计量的厚度为所述碰撞部件的长度的函数。


14.根据权利要求13所述的能量吸收结构，其特征在于，所述可变的横截面轮廓包括至少一个挤压启动特征，所述至少一个挤压启动特征被构造成在冲击事件期间启动所述增材制造的碰撞部件的结构坍塌。


15.根据权利要求14所述的能量吸收结构，其特征在于，所述至少一个挤压启动特征被构造成在所述冲击事件期间经由几何构型改变或材料改变中的至少一种来启动所述增材制造的碰撞部件的结构坍塌。


16.根据权利要求14所述的能量吸收结构，其特征在于，所述至少一个挤压启动特征是基于三维(3D)打印机的打印参数的增材制造的特征。


17.根据权利要求14所述的能量吸收结构，其特征在于，所述增材制造的碰撞部件被构造成执行以下的至少一种：在所述冲击事件期间相当多地吸收一定量的冲击能量；或者在所述冲击事件期间相当多地吸收并重新分布一定...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵镛培，安东尼奥·伯纳德·马丁内斯，乔恩·保罗·冈纳尔，亚历山大·帕伊钟·邓，布罗克·威廉·坦恩豪特恩，纳伦德·尚卡尔·拉克什曼，理查德·温斯顿·霍伊尔，
申请(专利权)人：戴弗根特技术有限公司，
类型：新型
国别省市：美国;US