本公開(kāi)涉及通過(guò)增材制造生產(chǎn)管框架結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

本部分提供了涉及本公開(kāi)的背景信息，該背景信息不一定是現(xiàn)有技術(shù)。

制造裝置和車輛的工藝通常依賴于獨(dú)立地生產(chǎn)單個(gè)部件并將它們拼接或組裝在一起以生成最終產(chǎn)品。例如，在汽車工業(yè)中，通常通過(guò)組裝數(shù)千個(gè)單獨(dú)的部件或單元以形成車輛來(lái)制造汽車。這些部件或單元是單獨(dú)制造的，經(jīng)常需要使用專用或復(fù)雜的工具或設(shè)備。因此，用于制造汽車的工藝勞動(dòng)強(qiáng)度大、復(fù)雜并且造價(jià)高。例如，汽車工廠涉及復(fù)雜的系統(tǒng)和操作，包括復(fù)雜的工具、材料處理輸送機(jī)、沖壓工具、車體車間、油漆車間等。此外，這些部件和工藝在很大程度上取決于車輛。因此，開(kāi)始或轉(zhuǎn)換到新車輛的生產(chǎn)需要較長(zhǎng)的前置時(shí)間。因此，需要改進(jìn)的制造方法來(lái)使汽車和其它車輛或裝置的制造工藝流水線化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本部分提供了本公開(kāi)的總體概述，并且并非本公開(kāi)全部范圍或其所有特征的全面披露。

本發(fā)明技術(shù)提供了一種用于制造嵌板結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括掃描框架結(jié)構(gòu)的外表面，以及通過(guò)增材制造生成將沿著框架結(jié)構(gòu)的外表面的第一區(qū)域設(shè)置的面板。面板具有與框架結(jié)構(gòu)外表面的第一區(qū)域互補(bǔ)的接合表面。該方法還包括將面板組裝到框架結(jié)構(gòu)外表面的第一區(qū)域以形成嵌板結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明技術(shù)還提供了另一種用于制造嵌板結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括掃描框架結(jié)構(gòu)的外表面，以及將所掃描的框架結(jié)構(gòu)外表面的第一區(qū)域與互補(bǔ)面板的第二區(qū)域進(jìn)行比較，以確定框架結(jié)構(gòu)的外表面在第一區(qū)域和第二區(qū)域?qū)⒁雍系奈恢锰幍谋砻嫫钍欠翊笥诠Q表面偏差。該方法還包括如果框架結(jié)構(gòu)外表面的第一區(qū)域的表面偏差大于相對(duì)于第二區(qū)域的公稱表面偏差，則生成要在該位置處設(shè)置的修正部件。該修正部件具有與第一區(qū)域和第二區(qū)域互補(bǔ)的接合表面。然后，可將該修正部件組裝在框架結(jié)構(gòu)外表面的第一區(qū)域和互補(bǔ)面板的第二區(qū)域之間，以形成嵌板結(jié)構(gòu)。

另外，本發(fā)明技術(shù)提供了一種用于掃描和涂覆框架結(jié)構(gòu)的裝置。該裝置包括軌道系統(tǒng)。用于將樹(shù)脂沉積成預(yù)定形狀的打印頭與軌道系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。用于將纖維沉積到樹(shù)脂上的纖維頭也與軌道系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。軌道系統(tǒng)在三維上獨(dú)立地移動(dòng)打印頭和纖維頭。

根據(jù)本文提供的描述，其它適用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見(jiàn)。本發(fā)明內(nèi)容中的描述和具體示例僅用于說(shuō)明的目的，并非意圖限制本公開(kāi)的范圍。

附圖說(shuō)明

本文描述的附圖僅用于所選實(shí)施例的說(shuō)明性目的，而非用于所有可能的實(shí)施方式，且并非意圖限制本公開(kāi)的范圍。

圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的某些變型的用于制造嵌板結(jié)構(gòu)的方法的框圖；

圖2為示出圖1中所描述方法的示意圖。

圖3是包括根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的某些方面形成的樹(shù)脂和纖維的增強(qiáng)材料的示意圖；

圖4是可用于生成面板并將增強(qiáng)材料涂敷到面板的裝置和方法的示意圖；

圖5為示出根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的某些變型的用于制造嵌板結(jié)構(gòu)的第二種方法的框圖；

圖6是圖4中所描述方法的示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的某些方面形成的用于生成加強(qiáng)材料的裝置的示意圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的某些變型的用于制造嵌板結(jié)構(gòu)的串行工藝的示意圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的某些變型的用于打印框架結(jié)構(gòu)的裝置的示意圖；

圖10是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的某些變型的用于用增強(qiáng)材料涂覆框架結(jié)構(gòu)的裝置的示意圖；

圖11是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的某些方面的用于掃描結(jié)構(gòu)的裝置的示意圖；

圖12是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的某些方面的用于打印面板的裝置的示意圖；

圖13是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的某些變型的用于用增強(qiáng)材料涂覆面板的裝置的示意圖；

圖14是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的某些方面的用于制造嵌板結(jié)構(gòu)的并行工藝的示意圖；

圖15是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的其他方面的用于打印框架結(jié)構(gòu)，用增強(qiáng)材料涂覆框架結(jié)構(gòu)以及掃描涂覆有增強(qiáng)材料的框架結(jié)構(gòu)的裝置的示意圖；以及

圖16是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的某些變型的用于打印面板并用增強(qiáng)材料涂覆面板的裝置的圖示。

在附圖的多個(gè)視圖中，對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記表示對(duì)應(yīng)的部件。

具體實(shí)施方式

提供示例實(shí)施例，以使得本公開(kāi)詳盡，并將范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。闡述了許多具體細(xì)節(jié)，例如具體組成、部件、裝置和方法的示例，以提供對(duì)本公開(kāi)的實(shí)施例的詳盡理解。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，不需要采用具體細(xì)節(jié)，示例性實(shí)施例可以以許多不同的形式實(shí)施，并且兩者都不應(yīng)被解釋為限制本公開(kāi)的范圍。在一些示例實(shí)施例中，不詳細(xì)描述公知的工藝、公知的裝置結(jié)構(gòu)和公知的技術(shù)。

本文所使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述特定示例實(shí)施例的目的，而不旨在限制。如本文所使用的，除非上下文另有明確說(shuō)明，否則單數(shù)形式“一”和“該”也可旨在包括復(fù)數(shù)形式。術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”是包括性的，因此指定所述特征、元件、組合物、步驟、整體、操作和/或部件的存在，但不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。盡管開(kāi)放性術(shù)語(yǔ)“包括”應(yīng)被理解為用于描述和要求保護(hù)本文所闡述的各種實(shí)施例的非限制性術(shù)語(yǔ)，但在某些方面中，該術(shù)語(yǔ)可替代地被理解為替代更具限制性和限制性的術(shù)語(yǔ)，例如“由...組成”或“基本上由......組成”。因此，對(duì)于敘述組合物、材料、組分、元件、特征、整體、操作和/或工藝步驟的任何給定實(shí)施方案，本公開(kāi)還具體包括由所述組合物、材料、元件、特征、整體、操作和/或處理步驟組成的實(shí)施方式。在“由......組成”的情況下，替代實(shí)施方案排除任何另外的組合物、材料、組分、元素、特征、整體、操作和/或工藝步驟，而在“基本上由...組成”的情況下，實(shí)質(zhì)上影響基本和新穎特性的任何另外的組合物、材料、部件、元件、特征、整體、操作和/或處理步驟被排除在這樣的實(shí)施例之外，但是任何不會(huì)實(shí)質(zhì)上影響基本和新穎特性的組分、材料、部件、元件、特征、整體、操作和/或處理步驟可以被包括在實(shí)施例中。

除非特別地標(biāo)識(shí)出執(zhí)行順序，否則本文描述的任何方法步驟、工藝和操作不應(yīng)被解釋為必須要求它們以所討論或說(shuō)明的特定順序來(lái)執(zhí)行。還應(yīng)理解，除非另有說(shuō)明，否則可以采用額外的或替代的步驟。

當(dāng)部件、元件或?qū)颖环Q為在另一元件或?qū)印吧稀保约啊敖雍现痢?、“連接至”或“耦合至”另一元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接在其它部件、元件或?qū)由希约敖雍?、連接或耦合到其它部件、元件或?qū)?，或者可以存在中間元件或?qū)?。相反地，?dāng)元件被稱為“直接”在其他元件或?qū)印吧稀?，“直接接合至”、“直接連接至”或“直接耦合至”其它元件或?qū)訒r(shí)，可以不存在中間元件或?qū)?。用于描述元件之間的關(guān)系的其它詞語(yǔ)應(yīng)以類似的方式解釋(例如，“在...之間”與“直接在...之間”，“相鄰”與“直接相鄰”等)。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)目的任何和所有組合。

空間或時(shí)間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，諸如“之前”、“之后”、“內(nèi)”、“外”、“下方”、“下面”、“下”、“上方”、“上”，在本文中可以用于描述一個(gè)元件或特征與另一個(gè)元件或特征的關(guān)系，如圖所示。除了圖中所示的方位之外，空間或時(shí)間相對(duì)術(shù)語(yǔ)還可以旨在涵蓋使用或操作中的裝置或系統(tǒng)的不同方位。

在整個(gè)本公開(kāi)中，數(shù)值表示近似測(cè)量值或?qū)Ψ秶南拗疲员惆鄬?duì)于給定值和實(shí)施例的微小偏差，其中給定值和實(shí)施例大約具有所提及的值以及完全具有所提及的值。本說(shuō)明書(shū)(包括所附權(quán)利要求書(shū))中的參數(shù)(例如，數(shù)量或條件)的所有數(shù)值應(yīng)理解為在所有情況下由術(shù)語(yǔ)“約”修飾，無(wú)論“約”是否實(shí)際出現(xiàn)在數(shù)值之前?！凹s”表示所述數(shù)值允許一些輕微的不精確(對(duì)于值的精確性有一些方法；大約或相當(dāng)接近該值；幾乎)。如果“約”提供的不精確性在本領(lǐng)域中不以其它常規(guī)含義理解，則本文使用的“約”至少表示可由測(cè)量和使用這些參數(shù)的普通方法生成的變化。

另外，公開(kāi)范圍包括在整個(gè)范圍內(nèi)的所有值和進(jìn)一步劃分范圍的公開(kāi)，包括為范圍給出的端點(diǎn)和子范圍。如本文所提及的，除非另有說(shuō)明，否則范圍包括端點(diǎn)，并且包括在整個(gè)范圍內(nèi)所有不同值和進(jìn)一步劃分的范圍的公開(kāi)。因此，例如，“從A至B”或“從約A至約B”的范圍包括A和B。

現(xiàn)在將參照附圖更全面地描述示例性實(shí)施例。

在各個(gè)方面中，本公開(kāi)提供了用于改進(jìn)用于形成嵌板結(jié)構(gòu)的制造工藝的方法。如上所述，用于制造車輛的現(xiàn)有工藝是復(fù)雜的、造價(jià)高的并且專用于單個(gè)車輛。因此，本技術(shù)提供了用于增材制造結(jié)構(gòu)空間框架或管框架和車身板或封閉件中的至少一種的方法。這些增材制造方法消除了用于車身制造的定制工具，并確保超輕重量結(jié)構(gòu)。雖然由本技術(shù)提供的嵌板結(jié)構(gòu)特別適合用于汽車或其他車輛(例如摩托車、船、拖拉機(jī)、公共汽車、摩托車、房車、露營(yíng)車和坦克)的部件，但是它們也可用于各種其他工業(yè)和應(yīng)用，包括航空航天部件、消費(fèi)品、裝置、建筑物(例如，房屋、辦公室、棚屋、倉(cāng)庫(kù))、辦公設(shè)備和家具，以及工業(yè)設(shè)備機(jī)械、農(nóng)業(yè)設(shè)備或重型機(jī)械，作為非限制性實(shí)例。因此，在某些實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)是車輛面板組件。對(duì)于汽車工業(yè)，增材制造方法還減少了用于啟動(dòng)新車輛和用于轉(zhuǎn)換為新車身風(fēng)格的生產(chǎn)的前置時(shí)間，并且提供在其銷售的地方構(gòu)建車身和面板或封閉件的能力。當(dāng)前技術(shù)提供的額外優(yōu)點(diǎn)包括更快的產(chǎn)品形成周期，消除用于制造特定車身的特定樣式的工具，以及增加制造靈活性和對(duì)客戶需求的響應(yīng)性。該技術(shù)可用于改進(jìn)具有框架和面板或封閉件的任何結(jié)構(gòu)的制造。

本公開(kāi)還提供了用于增材制造具有面板或封閉件的結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和裝置。增材制造包括三維打印和用于逐層地構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)的其它制造技術(shù)。這些系統(tǒng)包括掃描儀，其測(cè)量結(jié)構(gòu)的表面并且形成該結(jié)構(gòu)的表面幾何形狀的三維圖像。該系統(tǒng)還提供用于在結(jié)構(gòu)表面上沉積樹(shù)脂和/或纖維的多個(gè)頭。在不同實(shí)施例中，系統(tǒng)作為多個(gè)設(shè)備或作為單個(gè)多功能設(shè)備而提供。

如圖1和圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)提供了用于制造嵌板結(jié)構(gòu)的方法10。嵌板結(jié)構(gòu)可為上述的任意結(jié)構(gòu)，包括作為非限制示例的車輛。在框12中，該方法包括生成框架結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)，例如，空間框架或管框架。如本文使用，“空間框架”為包括多個(gè)形成幾何圖案互鎖支撐的剛性結(jié)構(gòu)?！肮芸蚣堋睘槠鋬?nèi)的支撐構(gòu)造為管的空間框架。包括多個(gè)支柱32的示例性框架結(jié)構(gòu)或內(nèi)框架結(jié)構(gòu)30在圖2中示出。在不同實(shí)施例中，內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)30通過(guò)增材制造(在本文中也稱為三維打印(3-D打印))逐層生成。內(nèi)框架結(jié)構(gòu)30可以由本領(lǐng)域中使用的任何材料制成，例如塑料、玻璃纖維或金屬。適于增強(qiáng)該材料的纖維的非限制性示例包括碳纖維、玻璃纖維(例如，纖維玻璃或石英)、聚芳基酰胺纖維(例如對(duì)位芳香聚酰胺合成纖維和對(duì)位芳香聚酰胺合成纖維)、硼纖維、陶瓷纖維、聚酯纖維、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維及其組合。纖維就位后，繼續(xù)實(shí)施3-D打印。通過(guò)該方法，3-D打印的框架結(jié)構(gòu)可以包括多個(gè)加固層，該加固層能夠?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)提供附加強(qiáng)度。

在某些變型中，增強(qiáng)材料是具有增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)復(fù)合預(yù)浸材料。預(yù)浸料可以是包括分布在位于暴露層表面上的樹(shù)脂內(nèi)的多根纖維的材料帶或條。纖維可以對(duì)齊、隨機(jī)分散或幾何分散為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。定位帶或樹(shù)脂也可以通過(guò)3-D打印來(lái)執(zhí)行。例如，在通過(guò)3-D打印設(shè)置好一層或預(yù)定數(shù)量層的材料后，包括多根纖維的帶或樹(shù)脂位于暴露層的表面。

在圖1的框14中，且如圖2所示，方法10包括將增強(qiáng)材料34涂敷到整個(gè)框架結(jié)構(gòu)30或部分框架結(jié)構(gòu)30上。在不同的實(shí)施例中，涂敷增強(qiáng)材料34包括用增強(qiáng)材料34涂覆框架結(jié)構(gòu)30的整個(gè)外表面或框架結(jié)構(gòu)30的部分外表面。參考圖3，增強(qiáng)材料34可為樹(shù)脂基體60，該樹(shù)脂基體60配置為包括增強(qiáng)纖維64的帶62。增強(qiáng)纖維64可包括本文所述的任何纖維。在一些實(shí)施例中，方法10包括按照預(yù)先設(shè)定的方位對(duì)齊短纖維或長(zhǎng)纖維64，而這取決于所要涂覆的框架結(jié)構(gòu)30的位置。圖3的樹(shù)脂基體60包括在對(duì)齊的方位66上的長(zhǎng)纖維64、交叉方位上的纖維64或編物68，和隨機(jī)方位70上的短纖維64。這些預(yù)定的方位66、68、70用于優(yōu)化框架結(jié)構(gòu)30的強(qiáng)度，以滿足負(fù)載或性能要求。例如，在將負(fù)荷按照纖維的方向施加到框架結(jié)構(gòu)30的位置時(shí)，對(duì)齊方位66上的長(zhǎng)纖維64提供強(qiáng)度。至于車輛的空間框架，長(zhǎng)纖維64可在A柱(從車輛前引擎罩到車頂?shù)姆较?中或B柱(從車輛地板到車頂?shù)姆较?中使用。交叉方位68或隨機(jī)方位70可用在負(fù)荷有望與支撐或管正交施加的位置。因此，這些纖維結(jié)構(gòu)提供完全可定制的框架結(jié)構(gòu)。

在框16中，在增強(qiáng)材料34已涂覆到框架結(jié)構(gòu)30上后，方法10包括處理增強(qiáng)材料34以便生成具有外表面38的增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36。在不同實(shí)施例中，處理包括在壓力下固化或硬化所述增強(qiáng)材料34，其中所述壓力與局部真空裝袋、流體靜壓力、氣動(dòng)加壓套筒或高壓釜相關(guān)聯(lián)。生成的增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36相對(duì)于非至少部分涂覆有增強(qiáng)材料34的框架結(jié)構(gòu)30的強(qiáng)度有所增強(qiáng)。然而，在一些實(shí)施例中，框架結(jié)構(gòu)30具有足夠的強(qiáng)度，從而使得圖1的框14和16中的涂敷增強(qiáng)材料34和處理增強(qiáng)材料34不是必需的。

在框18中，方法10包括掃描增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36的外表面38，以確定在將設(shè)置面板的位置處，增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36的外表面38的表面偏差是否大于公稱表面偏差。在框架結(jié)構(gòu)30具有足夠強(qiáng)度從而無(wú)需涂敷增強(qiáng)材料34和處理增強(qiáng)材料34的實(shí)施例中，框18包括掃描框架結(jié)構(gòu)30以確定在將設(shè)置面板的第一區(qū)域位置處，該框架結(jié)構(gòu)30的外表面的表面偏差是否大于公稱表面偏差。如本文所使用，“公稱表面偏差”指的是結(jié)構(gòu)外表面的偏差，該結(jié)構(gòu)外表面不影響面板在公稱表面偏差的位置組裝到該結(jié)構(gòu)上的能力。例如，非公稱表面偏差可導(dǎo)致面板與框架結(jié)構(gòu)30之間或相鄰面板間的貼合性較差。該較差貼合性可表現(xiàn)為面板間的難看間隙、面板間偏移的設(shè)計(jì)線條和/或框架結(jié)構(gòu)30內(nèi)的門、行李箱蓋、罩等未適當(dāng)貼合的閉合板(例如，相互干擾的閉合板，或面板或閉合板間形成的另一面板或間隙)。較小表面偏差可能會(huì)致使在車輛等結(jié)構(gòu)的所感知的視覺(jué)質(zhì)量方面出現(xiàn)一些問(wèn)題，而較大的偏差可能會(huì)在將面板裝配到框架結(jié)構(gòu)30上時(shí)引起問(wèn)題。在一些實(shí)施例中，在某些確定的方面，大于公稱表面偏差(例如，不能接受的高表面偏差或異常的表面偏差)的框架結(jié)構(gòu)表面的表面偏差等于或大于約1mm，或者等于或大于約1.5mm，或者等于或大于約2mm，或者等于或大于約2.5mm，或者等于或大于約3mm。因此，當(dāng)框架結(jié)構(gòu)36的表面偏差大于公稱表面偏差時(shí)，例如，凹坑、凹槽、凹陷或弧坑，在不能接受的高表面偏差位置處設(shè)置的面板將與框架結(jié)構(gòu)36不貼合，而且，如果公稱表面偏差不存在或經(jīng)過(guò)修正，則其將與框架結(jié)構(gòu)36貼合。同樣，當(dāng)框架結(jié)構(gòu)36的表面偏差大于公稱表面偏差時(shí)，例如，小丘、尖峰或隆起，在大于公稱表面偏差的區(qū)域設(shè)置的面板將與正確方位上的增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36不貼合。因此，掃描增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36提供框架結(jié)構(gòu)36的外表面38的三維圖。也就是說(shuō)，掃描提供有關(guān)增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36外表面38表面拓?fù)鋵W(xué)的信息。圖2提供了表面偏差大于公稱表面偏差40的增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36區(qū)域的分解視圖，其以凹坑或弧坑形式呈現(xiàn)，并且其中將設(shè)置面板。

參考圖1和圖2，在框20中，方法10包括生成將沿增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36的第一區(qū)域設(shè)置的面板42。如本文使用的，“面板”指的是形成嵌板結(jié)構(gòu)靜態(tài)外表面的固定面板或形成相對(duì)于門、罩、升降門、行李箱蓋等框架結(jié)構(gòu)30或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36可移動(dòng)(例如擺動(dòng))的閉合面板。因此，方法10進(jìn)一步包括將框架結(jié)構(gòu)30或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36掃描的外表面38的第一區(qū)域與互補(bǔ)面板42的第二區(qū)域相比較，以確定在第一區(qū)域和第二區(qū)域?qū)⒙?lián)合的位置處，框架結(jié)構(gòu)30或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36的外表面38的表面偏差是否大于公稱表面偏差。當(dāng)增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36包括大于公稱的偏差40時(shí)，面板42包括修正部件，例如與增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36的表面偏差40互補(bǔ)的接合表面44。面板42通?？墒褂没趻呙枭傻脑鰪?qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36的3-D表面圖的計(jì)算機(jī)建模形成。面板42可具有在表面偏差40的位置與增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36互補(bǔ)并對(duì)齊地接觸或接合的三維接合特征件46。在一些實(shí)施例中，面板42進(jìn)一步具有作為表面偏差40的鏡像或負(fù)像的三維接合表面44。三維接合表面44與增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36的外表面38的第一區(qū)域互補(bǔ)并對(duì)齊地接觸、接合或嵌套。因此，可設(shè)置面板42以在外表面38的唯一位置處貼合。換句話說(shuō)，在指定位置生成面板42以適當(dāng)貼合或適應(yīng)框架結(jié)構(gòu)30或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36。

在不同實(shí)施例中，通過(guò)3-D打印或鑄造生成面板42。當(dāng)通過(guò)3-D打印等增材制造生成面板42時(shí)，使用修正部件(即與增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36的表面偏差40互補(bǔ)的接合表面44)生成面板。當(dāng)通過(guò)鑄造生成面板42時(shí)，該面板可能不具備其內(nèi)包含的接合表面44。因此，在一些實(shí)施例中，生成面板42包括通過(guò)增材制造(3-D打印等)在面板42上生成修正部件或與增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36的表面偏差40互補(bǔ)的接合表面44。

在框22中，方法10包括將增強(qiáng)材料48涂敷至面板42的至少一個(gè)接合表面44上。在一些實(shí)施例中，整個(gè)面板42或一部分面板42涂覆增強(qiáng)材料48。增強(qiáng)材料48可以為本文所述的任何增強(qiáng)材料。在不同的實(shí)施例中，涂覆在面板42上的增強(qiáng)材料48與涂覆在框架結(jié)構(gòu)30上的增強(qiáng)材料34相同。因此，參考圖3，可將增強(qiáng)材料48涂敷到面板42上，從而使增強(qiáng)纖維按照上述預(yù)先設(shè)訂的方位對(duì)齊。而且，在框24中，方法10包括處理增強(qiáng)材料48以生成增強(qiáng)型面板50?？砂凑丈鲜鰧?duì)增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36的涂覆外表面38的處理進(jìn)行處理。

圖4是可用于生成面板42并將增強(qiáng)材料48涂敷到面板42的裝置和方法的示意圖。掃描后，基于掃描生成的框架結(jié)構(gòu)30或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36的3-D表面圖通過(guò)3-D打印等增材制造生成面板42的內(nèi)表面72。內(nèi)表面72包括三維接合特征件46或三維接合表面44。操作包括多個(gè)可編程的方式致動(dòng)的銷74的裝置以面板42的內(nèi)表面72的形狀布置和調(diào)整銷74。然后，內(nèi)表面42放置在銷上。由銷74支撐內(nèi)表面42時(shí)，將增強(qiáng)材料48涂敷至內(nèi)表面72上以生成增強(qiáng)型內(nèi)表面76。增強(qiáng)材料48受到上述的壓力。銷74支撐內(nèi)表面72，以便在將增強(qiáng)材料48涂敷到內(nèi)表面72時(shí)，并在以壓力處理增強(qiáng)材料48時(shí)，內(nèi)表面72得到充分支撐。

進(jìn)一步參考圖1和圖2，在框24內(nèi)，方法10包括進(jìn)一步加工增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36和/或增強(qiáng)型面板50。在不同的實(shí)施例中，進(jìn)一步加工包括將增強(qiáng)型面板50設(shè)置到增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36上，例如，通過(guò)將增強(qiáng)型面板50裝配到框架結(jié)構(gòu)30或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36外表面38的第一區(qū)域以形成嵌板結(jié)構(gòu)。例如，在一些實(shí)施例中，使用粘合劑將增強(qiáng)型面板50粘附在增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36上或使用螺絲、螺栓、鉚釘?shù)绕渌绞竭B接到增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36。在其他實(shí)施例中，面板50通過(guò)鉸鏈或使面板相對(duì)于框架結(jié)構(gòu)30或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36擺動(dòng)的其他五金件連接至增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36上。進(jìn)一步加工還可以包括：在將增強(qiáng)型面板50設(shè)置在增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36之前或之后，將透明涂層和/或漆涂敷到增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)36和/或增強(qiáng)型面板50上。

如圖5所示，且參考圖6的圖示，現(xiàn)有技術(shù)提供了另一種制造嵌板結(jié)構(gòu)的方法80。嵌板結(jié)構(gòu)可為上述的任意結(jié)構(gòu)，包括作為非限制示例的車輛。在框82中，該方法包括生成框架結(jié)構(gòu)或內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，例如，空間框架或管框架。如本文使用的，“空間框架”為包括多個(gè)形成幾何圖案互鎖支撐的剛性結(jié)構(gòu)?！肮芸蚣堋睘槠鋬?nèi)的支撐構(gòu)造為管的空間框架。包括多個(gè)支柱102的示例性框架結(jié)構(gòu)或內(nèi)框架結(jié)構(gòu)100在圖6中示出。在不同的實(shí)施例中，通過(guò)三維打印(3-D打印)逐層生成內(nèi)框架結(jié)構(gòu)100。內(nèi)框架結(jié)構(gòu)100可由本領(lǐng)域中使用的任何材料制造，例如，塑料、玻璃纖維或金屬。在一些實(shí)施中，使用加強(qiáng)纖維增強(qiáng)材料。例如，在通過(guò)3-D打印設(shè)置好一層或預(yù)定數(shù)量層的材料后，包括若干纖維的帶或樹(shù)脂位于暴露層的表面。適于增強(qiáng)該材料的纖維的非限制性示例包括碳纖維、玻璃纖維(例如，纖維玻璃或石英)、聚芳基酰胺纖維(例如對(duì)位芳香聚酰胺合成纖維和對(duì)位芳香聚酰胺合成纖維)、硼纖維、陶瓷纖維、聚酯纖維、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維及其組合。纖維就位后，繼續(xù)實(shí)施3-D打印。通過(guò)該方法，3-D打印的框架結(jié)構(gòu)可以包括多個(gè)加固層，該加固層為框架結(jié)構(gòu)提供附加強(qiáng)度。

在圖5的框84中，并如圖6所示，方法80包括將增強(qiáng)材料104涂敷至整個(gè)框架結(jié)構(gòu)100或部分框架結(jié)構(gòu)100上。在不同的實(shí)施例中，涂敷增強(qiáng)材料104包括用增強(qiáng)材料104涂覆框架結(jié)構(gòu)100的整個(gè)外表面或框架結(jié)構(gòu)100的部分外表面。參考圖3，增強(qiáng)材料34可為樹(shù)脂基體60，該樹(shù)脂基體配置為包括增強(qiáng)纖維64的帶62。增強(qiáng)纖維64可包括本文所述的任何纖維。在一些實(shí)施例中，方法10包括按照預(yù)先設(shè)定的方位對(duì)齊短纖維或長(zhǎng)纖維64，而這取決于所要涂覆的框架結(jié)構(gòu)100的位置。圖3的樹(shù)脂基體60包括對(duì)齊方位66上的長(zhǎng)纖維64、交叉方位上的纖維64或織物68以及隨機(jī)方位70上的短纖維64。這些預(yù)定方位66、68和70用于優(yōu)化框架結(jié)構(gòu)100的強(qiáng)度，以滿足負(fù)荷或性能要求。例如，對(duì)齊方位66上的長(zhǎng)纖維64在將負(fù)荷按照纖維的方向施加至框架結(jié)構(gòu)100的位置時(shí)提供強(qiáng)度。至于車輛的空間框架，長(zhǎng)纖維64可在A柱中(從車輛前罩到車棚頂?shù)姆较?或B柱(從車輛地板到車棚頂?shù)姆较?中使用。交叉方位68或隨機(jī)方位70可用在負(fù)荷有望與支撐或管正交施加的位置。因此，這些纖維結(jié)構(gòu)提供完全可定制的框架結(jié)構(gòu)。

在框86中，在增強(qiáng)材料104已涂覆到框架結(jié)構(gòu)100上后，方法80包括處理增強(qiáng)材料104以便生成具有外表面108的增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106。在不同實(shí)施例中，處理包括在壓力下固化或硬化所述增強(qiáng)材料104，其中所述壓力與局部真空裝袋、流體靜壓力、氣動(dòng)加壓套筒或高壓釜相關(guān)聯(lián)。生成的增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106相對(duì)于非至少部分涂覆有增強(qiáng)材料104的框架結(jié)構(gòu)100的強(qiáng)度有所增強(qiáng)。然而，在一些實(shí)施例中，框架結(jié)構(gòu)100具有足夠的強(qiáng)度，從而使得圖5的框84和86中的涂敷增強(qiáng)材料104和處理增強(qiáng)材料104不是必需的。

在框88中，方法80包括掃描增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106的外表面108，以確定在將設(shè)置面板的位置處，增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106的外表面108的表面偏差是否大于公稱表面偏差。掃描增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106提供框架結(jié)構(gòu)外表面108的三維圖。也就是說(shuō)，掃描提供有關(guān)增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106外表面108表面拓?fù)鋵W(xué)的信息。在框架結(jié)構(gòu)100具有足夠強(qiáng)度從而無(wú)需涂覆增強(qiáng)材料34和處理增強(qiáng)材料104的實(shí)施例中，框88包括掃描框架結(jié)構(gòu)100，以確定在將設(shè)置面板的第一區(qū)域位置處，該框架結(jié)構(gòu)100的外表面的表面偏差是否大于公稱表面偏差。圖6提供了表面偏差大于公稱表面偏差110的增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106位置的分解圖，其以凹坑或弧坑形式呈現(xiàn)。

參考圖5和圖6，在框90中，方法80包括以將要在增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106上設(shè)置的預(yù)定形狀生成面板112。在不同實(shí)施例中，面板112通過(guò)增材制造(即3-D打印)或鑄造生成。

在掃描后，當(dāng)確定將設(shè)置面板的位置表面偏差大于公稱表面偏差時(shí)，在框92中，方法80還包括生成修正部件114。因此，方法80進(jìn)一步包括將框架結(jié)構(gòu)100或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106掃描的外表面108的第一區(qū)域與互補(bǔ)面板112的第二區(qū)域相比較，以確定在第一區(qū)域和第二區(qū)域?qū)⒙?lián)合的位置處，框架結(jié)構(gòu)100或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106的外表面108的表面偏差是否大于公稱表面偏差。在一些實(shí)施例中，生成修正部件114包括通過(guò)增材制造(即3-D打印)生成楔塊118，其中該楔塊與表面偏差110對(duì)齊地接觸和接合。因此，方法80包括如果框架結(jié)構(gòu)100或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106的外表面108的第一區(qū)域的表面偏差大于相對(duì)于第二區(qū)域的公稱表面偏差，則生成將設(shè)置在該位置的修正部件114，其中該修正部件114包括與第一區(qū)域和第二區(qū)域互補(bǔ)的接合表面。

生成修正部件114后，在框94中，方法80包括將修正部件114聯(lián)接至面板112(參見(jiàn)圖6的右分支)或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106(參見(jiàn)圖6的左分支)。然后，在框96中，方法80包括將增強(qiáng)材料124涂敷至包括修正部件114的面板112的至少一個(gè)表面120或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106的修正部件114的暴露表面122上。在框98中，方法80包括處理增強(qiáng)材料124以生成具有修正接合表面128的增強(qiáng)型面板或具有固化表面偏差130的增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)。處理可按照上述方法進(jìn)行。因此，方法80包括在框架結(jié)構(gòu)100或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106的外表面108的第一區(qū)域與互補(bǔ)面板112的第二區(qū)域之間裝配修正部件114以形成嵌板結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，裝配包括首先將修正部件114裝配到互補(bǔ)面板112以在與第二區(qū)域?qū)?yīng)的互補(bǔ)面板112上形成修正的接合表面，然后，將框架結(jié)構(gòu)100或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106的第一區(qū)域聯(lián)接至修正部件114和互補(bǔ)面板112，使得修正后的接合表面在該位置與框架結(jié)構(gòu)100或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106的外表面108對(duì)齊接觸和接合。在其他實(shí)施例中，裝配包括首先將修正部件114裝配至框架結(jié)構(gòu)100或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106的外表面108以在與第一區(qū)域?qū)?yīng)的框架結(jié)構(gòu)100或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106上形成修正的接合表面，然后，將互補(bǔ)面板112的第二區(qū)域聯(lián)接至修正部件114和框架結(jié)構(gòu)100或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106，使得修正的接合表面在該位置與互補(bǔ)面板112的第二區(qū)域?qū)R接觸和接合。

例如，在圖6的右分支中，楔塊118位于面板112上。然后，楔塊118涂覆有增強(qiáng)材料124。然后，處理增強(qiáng)材料124以生成具有修正的接合表面128的增強(qiáng)型面板。然后，可將具有修正的接合表面128的增強(qiáng)型面板聯(lián)接至增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106。這里，進(jìn)一步加工可包括在將具有修正的接合表面128的增強(qiáng)型面板設(shè)置在增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106上之前或之后，將透明涂層和/或漆涂敷至具有修正的接合表面128的增強(qiáng)型面板和/或增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106。

在圖6的左分支中，楔塊118位于包括表面偏差110的增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)106的表面上。然后，楔塊118涂覆有增強(qiáng)材料124，該增強(qiáng)材料經(jīng)過(guò)處理生成具有固化表面偏差130的增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)。這里，面板112可選擇地涂覆有增強(qiáng)材料134、經(jīng)處理并粘附或連接至具有固化表面偏差130的增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)。這里，進(jìn)一步加工可包括在將面板112設(shè)置在具有固化表面偏差130的增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)之前或之后，將透明涂層和/或漆涂敷至面板112和/或具有固化表面偏差130的增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)。

參考圖7，本發(fā)明技術(shù)還提供了一種用于生成增強(qiáng)材料的裝置或系統(tǒng)150。裝置150包括殼體152。在殼體152內(nèi)是軌道系統(tǒng)154。裝置150還包括用于以預(yù)定形狀沉積樹(shù)脂158的打印頭156和用于將纖維沉積到樹(shù)脂158上的纖維頭160。軌道系統(tǒng)154使打印頭156和纖維頭160沿三維方向獨(dú)立地移動(dòng)。在不同實(shí)施例中，裝置150包括至少一個(gè)打印頭156和/或至少一個(gè)纖維頭160。例如，圖7的裝置150包括一個(gè)打印頭156和三個(gè)纖維頭。

在一些實(shí)施例中，裝置150進(jìn)一步包括可選的掃描系統(tǒng)162，該可選的掃描系統(tǒng)162包括多個(gè)立體視覺(jué)傳感器和至少一個(gè)照相機(jī)。掃描系統(tǒng)162生成結(jié)構(gòu)表面的三維圖像。因此，裝置150用于掃描結(jié)構(gòu)，生成結(jié)構(gòu)表面的圖像，以及生成用于涂敷到結(jié)構(gòu)上的增強(qiáng)材料。

裝置150生成包括增強(qiáng)纖維的常規(guī)樹(shù)脂。因此，可以使用裝置150生成本文所描述的增強(qiáng)材料，例如參考圖3所描述的增強(qiáng)材料34。在不同實(shí)施例中，裝置150包括多個(gè)打印頭156。因此，裝置150可以用于執(zhí)行本文所描述的方法。例如，裝置150可以用于掃描框架結(jié)構(gòu)、打印具有三維接合特征件的面板、生成增強(qiáng)材料，以及使用增強(qiáng)材料涂覆框架結(jié)構(gòu)和/或面板。

參考圖8至圖13，本發(fā)明技術(shù)還提供了一種用于制造嵌板結(jié)構(gòu)202的串行工藝200。串行工藝200，例如可以用于執(zhí)行圖1的方法10或圖5的方法80。串行工藝200包括操作在圖9中更加詳細(xì)示出的第一打印裝置210，用于通過(guò)3-D打印生成框架結(jié)構(gòu)212。第一打印裝置210包括可操作以使打印頭216沿三維方向移動(dòng)的軌道系統(tǒng)214。在不同實(shí)施例中，第一打印裝置210包括至少一個(gè)打印頭216，即多個(gè)打印頭216。隨著軌道系統(tǒng)214移動(dòng)，打印頭216沉積材料，從而形成框架結(jié)構(gòu)212。如上文所描述的，框架結(jié)構(gòu)212可以為空間框架或管框架。

除非將框架結(jié)構(gòu)212打印成具有足夠的強(qiáng)度，否則串行工藝200包括操作在圖10中更加詳細(xì)示出的第一涂覆裝置220，用于將增強(qiáng)材料222涂敷到框架結(jié)構(gòu)212以形成增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)224。第一涂覆裝置220包括可操作以使至少一個(gè)打印頭228沿三維方向移動(dòng)的軌道系統(tǒng)226、可操作以使至少一個(gè)打印頭228沿三維方向移動(dòng)的至少一個(gè)機(jī)器臂230，或者既包括軌道系統(tǒng)226又包括至少一個(gè)機(jī)器臂230。如圖10所示，第一涂覆裝置220既包括軌道系統(tǒng)226又包括機(jī)器臂230，并且進(jìn)一步包括三個(gè)打印頭228。第一涂覆裝置220還包括多軸構(gòu)建平臺(tái)或載物臺(tái)232，框架結(jié)構(gòu)212被定位在該多軸構(gòu)建平臺(tái)或載物臺(tái)232上。載物臺(tái)232可操作用于沿三維方向滑動(dòng)和傾斜，從而使設(shè)置在其上的框架結(jié)構(gòu)212相對(duì)于打印頭228定位。因此，軌道系統(tǒng)226和機(jī)器臂230可以使打印頭228相對(duì)于框架結(jié)構(gòu)212定位，從而使得打印頭圍繞框架結(jié)構(gòu)212沉積增強(qiáng)材料以形成增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)224。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)打印頭228圍繞框架結(jié)構(gòu)212沉積樹(shù)脂234且至少一個(gè)打印頭228將多根纖維236沉積在樹(shù)脂上以在框架結(jié)構(gòu)212上生成增強(qiáng)材料222。如上文所討論的，根據(jù)增強(qiáng)材料222被沉積在框架結(jié)構(gòu)212的位置，可以沿預(yù)定方位將多根纖維236沉積在樹(shù)脂234上。此外，多根纖維236可以包括本文所描述的任何纖維。

在制成增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)224之后，串行工藝200包括操作在圖11中更加詳細(xì)示出的掃描裝置240，用于掃描增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)224，或者當(dāng)框架結(jié)構(gòu)212具有足夠的強(qiáng)度時(shí)掃描框架結(jié)構(gòu)212(盡管如此，進(jìn)一步描述了增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)224的進(jìn)一步加工)，以確定在將設(shè)置面板的位置處，增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)224外表面的表面偏差是否大于公稱表面偏差。掃描裝置240包括軌道系統(tǒng)242，軌道系統(tǒng)242可操作以使至少一個(gè)掃描器244沿三維方向相對(duì)于增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)224移動(dòng)，從而測(cè)量增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)的表面并形成其表面幾何形狀的三維圖像。掃描器244包括至少一個(gè)傳感器和可選地至少一個(gè)照相機(jī)。傳感器的非限制性實(shí)例包括立體視覺(jué)傳感器、采用點(diǎn)激光或線激光的激光三角測(cè)量傳感器，或者機(jī)械接觸探針傳感器，例如坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)。將傳感器配置成捕獲三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)用于形成三維圖像。

在掃描之后，串行工藝200包括操作在圖12中更加詳細(xì)示出的第二打印裝置250，用于將表面252打印到面板254上，其中表面252將被設(shè)置在增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)224上。面板254可以通過(guò)如上文所描述的本領(lǐng)域已知的任何方式制成。然而，在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)第二打印裝置250中的三維打印生成面板254。特別地，數(shù)據(jù)傳輸模塊或裝置248將數(shù)據(jù)從掃描裝置240傳輸?shù)降诙蛴⊙b置250，因而打印到面板254上的表面252將提供與增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)224的表面偏差互補(bǔ)的接合表面。第二打印裝置250包括可操作以使至少一個(gè)打印頭258沿三維方向移動(dòng)來(lái)打印具有表面252的面板254或在另一種工藝制成的面板254上打印表面252的軌道系統(tǒng)256。如圖12所示，第二掃描裝置250可以容納多個(gè)預(yù)制面板254并且在多個(gè)預(yù)制面板上打印表面252。在一些實(shí)施例中，第二打印裝置250打印具有表面252的多個(gè)面板254，所述表面252將設(shè)置在增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)224上。在一些實(shí)施例中，第二打印裝置250和第一打印裝置210為相同的裝置。

接下來(lái)，串行工藝200包括操作在圖13中更加詳細(xì)示出的第二涂覆裝置260，用于將增強(qiáng)材料262涂敷到面板254的至少一個(gè)表面以形成增強(qiáng)型面板264。第二涂覆裝置260包括可操作以使至少一個(gè)打印頭268沿三維方向移動(dòng)的軌道系統(tǒng)266、可操作以使至少一個(gè)打印頭268沿三維方向移動(dòng)的至少一個(gè)機(jī)器臂270，或者既包括軌道系統(tǒng)266又包括至少一個(gè)機(jī)器臂270。如圖13所示，第二涂覆裝置260既包括軌道系統(tǒng)266又包括機(jī)器臂270，并且進(jìn)一步包括三個(gè)打印頭268。第二涂覆裝置260還包括多軸構(gòu)建平臺(tái)或載物臺(tái)272，框架結(jié)構(gòu)面板254定位在該多軸構(gòu)建平臺(tái)或載物臺(tái)272上。載物臺(tái)272可操作以沿三維方向滑動(dòng)和傾斜，從而使設(shè)置在其上的面板254相對(duì)于打印頭268定位。因此，軌道系統(tǒng)266和機(jī)器臂270可以使打印頭268相對(duì)于面板254定位，從而使得打印頭268圍繞面板254沉積增強(qiáng)材料以形成增強(qiáng)型面板264。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)打印頭268圍繞面板254沉積樹(shù)脂274且至少一個(gè)打印頭268將多根纖維276沉積在樹(shù)脂274上以在面板254上生成增強(qiáng)材料262。如上文所討論的，根據(jù)增強(qiáng)材料262沉積在面板254的位置，可以沿預(yù)定方位將多根纖維276沉積在樹(shù)脂274上。此外，多根纖維276可以包括本文所描述的任何纖維。在不同實(shí)施例中，第二涂覆裝置260和第一涂覆裝置220為相同的裝置。

在生成增強(qiáng)型面板264之后，串行工藝200包括將增強(qiáng)型面板264設(shè)置到增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)224上，從而使得增強(qiáng)型面板264的表面252與表面偏差接合并且對(duì)齊地接觸或嵌套。

可將關(guān)于串行工藝200所描述的裝置210、220、240、250、260的各個(gè)部件組合到多功能裝置中。多功能裝置占用空間比成組裝置210、220、240、250、260小并且生成結(jié)構(gòu)的時(shí)間比制造具有單獨(dú)的裝置210、220、240、250、260的結(jié)構(gòu)所需時(shí)間更少。下文針對(duì)用于制造嵌板結(jié)構(gòu)的并行工藝更加詳細(xì)地描述這些多功能裝置。然而，應(yīng)該理解的是，在單個(gè)裝置中可以采用所述裝置的任何組合，因此下文描述是非限制性的。

參考圖14至圖16，本發(fā)明技術(shù)還提供了一種用于制造嵌板結(jié)構(gòu)302的并行工藝或“一體化”工藝300。并行工藝300例如可以用于執(zhí)行圖1的方法10或圖5的方法80。并行工藝300包括操作在圖15中更加詳細(xì)示出的第一制造裝置310，用于生成增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)312。第一制造裝置310包括可操作以使打印頭316沿三維方向移動(dòng)的軌道系統(tǒng)314。在不同實(shí)施例中，第一制造裝置310包括至少一個(gè)打印頭316，即多個(gè)打印頭316。隨著軌道系統(tǒng)314移動(dòng)，打印頭316沉積材料，從而形成框架結(jié)構(gòu)318。如上文所描述的，框架結(jié)構(gòu)318可以為空間框架或管框架。

第一制造裝置310還包括：至少一個(gè)涂層打印頭320，其與能夠使涂層打印頭320移動(dòng)的軌道系統(tǒng)314相關(guān)聯(lián)；至少一個(gè)機(jī)器臂322，其可操作以使至少一個(gè)涂層打印頭320沿三維方向移動(dòng)；或者既包括與軌道系統(tǒng)314相關(guān)聯(lián)的涂層打印頭320又包括與機(jī)器臂322相關(guān)聯(lián)的打印頭320。涂層打印頭320使用增強(qiáng)材料324涂覆框架結(jié)構(gòu)318以形成增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)312。然而，應(yīng)該理解的是，如果將框架結(jié)構(gòu)318打印成具有足夠的強(qiáng)度，則框架結(jié)構(gòu)318不需要涂覆有增強(qiáng)材料324。

第一制造裝置310還包括多軸構(gòu)建平臺(tái)或載物臺(tái)326，框架結(jié)構(gòu)318被打印且定位在該多軸構(gòu)建平臺(tái)或載物臺(tái)326上。載物臺(tái)326可操作以沿三維方向滑動(dòng)和傾斜，從而使設(shè)置在其上的框架結(jié)構(gòu)318相對(duì)于涂層打印頭320定位。因此，軌道系統(tǒng)314和機(jī)器臂322可以使打印頭320相對(duì)于框架結(jié)構(gòu)318定位，從而使得涂層打印頭320圍繞框架結(jié)構(gòu)318沉積增強(qiáng)材料324以形成增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)312。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)涂層打印頭320圍繞框架結(jié)構(gòu)318沉積樹(shù)脂328且至少一個(gè)打印頭320將多根纖維330沉積在樹(shù)脂328上以在框架結(jié)構(gòu)318上生成增強(qiáng)材料324。如上文所討論的，根據(jù)增強(qiáng)材料324被沉積在框架結(jié)構(gòu)318的位置，可以沿預(yù)定方位將多根纖維330沉積在樹(shù)脂328上。此外，多根纖維330可以包括本文所描述的任何纖維。

第一制造裝置310還包括至少一個(gè)掃描器332，至少一個(gè)掃描器332用于掃描增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)312，以確定在將設(shè)置面板或擋板的位置處，增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)312外表面的表面偏差是否大于公稱表面偏差。至少一個(gè)掃描器332與軌道系統(tǒng)314相關(guān)聯(lián)，所述軌道系統(tǒng)314可操作以使至少一個(gè)掃描器332沿三維方向相對(duì)于增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)312移動(dòng)來(lái)測(cè)量增強(qiáng)的框架結(jié)構(gòu)的表面并形成其表面幾何形狀的三維圖像。至少一個(gè)掃描器332包括至少一個(gè)傳感器和可選地至少一個(gè)照相機(jī)。傳感器的非限制性實(shí)例包括立體視覺(jué)傳感器、采用點(diǎn)激光或線激光的激光三角測(cè)量傳感器，或者機(jī)械接觸探針傳感器，例如坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)。將傳感器配置成捕獲三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，用于形成三維圖像。

在掃描之后，并行工藝300包括操作在圖16中更加詳細(xì)示出的第二制造裝置350，用于將表面352打印到面板或擋板354上，其中表面352將設(shè)置在增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)312上。面板或擋板354可以通過(guò)如上所述的本領(lǐng)域已知的任何方式制成。然而，在一個(gè)實(shí)施例中，面板或擋板354通過(guò)第二制造裝置350中的三維打印生成。特別地，數(shù)據(jù)傳輸模塊或裝置340將數(shù)據(jù)從掃描器332傳輸?shù)降诙圃煅b置350，因此打印到面板或擋板354上的表面352將提供與增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)312的表面偏差互補(bǔ)的接合表面。

第二制造裝置350包括可操作以使至少一個(gè)打印頭358沿三維方向移動(dòng)來(lái)打印具有表面352的面板或擋板354或在另一種工藝制成的面板或擋板354上打印表面352的軌道系統(tǒng)356。如圖16所示，第二制造裝置350可以容納多個(gè)預(yù)制面板或擋板354并且在多個(gè)預(yù)制面板上打印表面352。在一些實(shí)施例中，第二制造裝置350打印具有表面352的多個(gè)面板或擋板354，所述表面352將設(shè)置在增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)312上。

第二制造裝置350還包括：至少一個(gè)涂層打印頭360，其與能夠使至少一個(gè)涂層打印頭360移動(dòng)的軌道系統(tǒng)356相關(guān)聯(lián)；至少一個(gè)機(jī)器臂362，其可操作以使至少一個(gè)涂層打印頭360沿三維方向移動(dòng)；或者既包括與軌道系統(tǒng)356相關(guān)聯(lián)的涂層打印頭360又包括與機(jī)器臂362相關(guān)聯(lián)的打印頭360。涂層打印頭360使用增強(qiáng)材料364涂覆面板或擋板354的至少一個(gè)表面以形成增強(qiáng)型面板或擋板366。

第二制造裝置350還包括多軸構(gòu)建平臺(tái)或載物臺(tái)368，將面板或擋板354打印和/或定位在該多軸構(gòu)建平臺(tái)或載物臺(tái)368上。載物臺(tái)368可操作以沿三維方向滑動(dòng)和傾斜，從而使設(shè)置在其上的面板或擋板354相對(duì)于涂層打印頭360定位。因此，軌道系統(tǒng)356和機(jī)器臂362可以使打印頭360相對(duì)于面板或擋板354定位，從而使得涂層打印頭360圍繞面板或擋板354沉積增強(qiáng)材料364以形成增強(qiáng)型面板或擋板366。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)涂層打印頭360圍繞面板或擋板354沉積樹(shù)脂370且至少一個(gè)打印頭360將多根纖維372沉積在樹(shù)脂370上以在面板或擋板354上生成增強(qiáng)材料364。如上文所討論的，根據(jù)增強(qiáng)材料364被沉積在面板或擋板354的位置，可以沿預(yù)定方位將多根纖維372沉積在樹(shù)脂370上。此外，多根纖維372可以包括本文所描述的任何纖維。

第二制造裝置350還可選地包括用于掃描增強(qiáng)型面板或擋板366以生成增強(qiáng)型面板或擋板366的表面圖像的至少一個(gè)掃描器374。至少一個(gè)掃描器374與軌道系統(tǒng)356相關(guān)聯(lián)，所述軌道系統(tǒng)356可操作以使至少一個(gè)掃描器374沿三維方向相對(duì)于增強(qiáng)型面板或擋板366移動(dòng)來(lái)測(cè)量增強(qiáng)型面板或擋板的表面并形成其表面幾何形狀的三維圖像。至少一個(gè)掃描器374包括至少一個(gè)傳感器和可選地至少一個(gè)照相機(jī)。傳感器的非限制性實(shí)例包括立體視覺(jué)傳感器、采用點(diǎn)激光或線激光的激光三角測(cè)量傳感器，或者機(jī)械接觸探針傳感器，例如坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)。將傳感器配置成捕獲三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，用于形成三維圖像。

在生成增強(qiáng)型面板或擋板366之后，并行工藝300包括將增強(qiáng)型面板或擋板366設(shè)置到增強(qiáng)型框架結(jié)構(gòu)312上，從而使得增強(qiáng)型面板或擋板366的表面352與表面偏差接合并且對(duì)齊地接觸或嵌套。

出于說(shuō)明和描述的目的，已經(jīng)提供了實(shí)施例的以上描述。其并非意圖窮舉性的或者限制本公開(kāi)。特定實(shí)施例的各個(gè)元件或特征通常并不限于該特定實(shí)施例，但在其應(yīng)用場(chǎng)合是可以互換的并且可以用于選定實(shí)施例中，即使未具體示出或描述這一選定實(shí)施例也是如此。相同內(nèi)容也可以以多種方式進(jìn)行變型。這樣的變型不應(yīng)被視為脫離本公開(kāi)，且所有這樣的修改都應(yīng)認(rèn)為包括在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。