用于生成周期性结构化多孔体的物理特性的库的装置和用于制造物理部件的控制文件制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种装置

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成周期性结构化多孔体的物理特性的库的装置和用于制造物理部件的控制文件


[0001]本专利技术涉及用于生成周期性结构化多孔体的物理特性的库的装置
、
方法和计算机程序
。
此外，本专利技术涉及包括该装置的库系统和打印系统，并且涉及用于生成结构化多孔体的装置
、
方法和计算机程序产品的用途
。

技术介绍

[0002]近年来，已经发现对于许多产品来说，用例如由聚合物制成的结构化多孔体来代替传统的建造材料和结构是有利的
。
此类结构化多孔体相对于传统材料的优点在于，它们可以通过使用例如
3D
打印方法来容易地制造，并且还可以提供与传统部件相同的材料特性，同时显著降低部件的重量
。
然而，从这些多孔体的结构和形成的多种可能性中找到适合特定应用的正确结构化多孔体可能是一项耗时且繁琐的任务
。
在大多数情况下，该任务主要基于相应工程师的经验从各种各样的结构化多孔体中选择合适的示例
。
然后生产这些示例，例如打印这些示例，并针对所期望的特性进行测试
。
基于这些测试，工程师将再次根据他
/
她的经验修正结构化多孔体的结构特性并选择新的示例进行进一步测试，直到找到合适的结构化多孔体
。
因此，有利的是提供以下可能性：以更有效且更省时的方式选择合适的结构化多孔体并将这种选择集成到用于生产相应的体的控制文件的生成中
。

技术实现思路
r/>[0003]本专利技术的一个目的是提供一种装置
、
方法和计算机程序产品，其允许以更有效且耗时更少的方式选择合适的结构化多孔体并生成用于制造由结构化多孔体制成的物理部件的控制文件
。
此外，本专利技术的目的是提供一种利用该装置的库系统和打印系统
。
[0004]在本公开的第一方面，提出了一种用于生成可用于物理部件的周期性结构化多孔体的物理特性的库的装置，其中，该装置包括：
a)
周期性结构化多孔体提供单元，用于为多个周期性结构化多孔体提供结构表示，其中，结构表示指示周期性结构化多孔体的结构，
b)
材料模型提供单元，用于提供材料模型，其中，材料模型指示材料对一个或多个外部物理影响的响应，
c)
物理特性确定单元，用于确定多个周期性结构化多孔体的物理特性，其中，基于周期性结构化多孔体的结构表示和材料模型来确定周期性结构化多孔体的物理特性，以及
d)
库生成单元，用于基于针对多个周期性结构化多孔体所确定的物理特性来生成多个周期性结构化多孔体的物理特性的库
。
[0005]由于物理特性确定单元适于基于周期性结构化多孔体的结构表示和材料模型来确定多个周期性结构化多孔体的物理特性，并且还由于库生成单元适于生成多个周期性结构化多孔体的物理特性的库，可以避免对可能合适的周期性结构化多孔体进行繁琐且耗时的物理测试，并且可以基于所确定的物理特性从库中直接选择合适的周期性结构化多孔体
。
这允许更快且更省时地确定用于预期应用的合适的周期性结构化多孔体
。
[0006]周期性结构化多孔体通常包括通过支柱
(strut)
彼此连接的节点的三维网络或壁
的三维网络，以及存在于支柱或壁之间的空隙体积
。
例如，周期性结构化多孔体可以指三周期最小表面
(TPMS)
或晶格
(lattice)
结构
。
优选地，周期性结构化多孔体被周期性结构化，使得它们包括在至少二维上重复的晶胞
。
[0007]周期性结构化多孔体提供单元适合于提供多个周期性结构化多孔体的结构表示
。
特别地，结构化多孔体提供单元可以是存储单元，多个周期性结构化多孔体的结构表示已经存储在该存储单元上
。
然而，结构化多孔体提供单元还可以指适于例如从存储单元或从输入单元接收结构表示并提供所接收的结构表示的接收单元
。
[0008]周期性结构化多孔体的结构表示可以指指示相应的周期性结构化多孔体的结构的任何信息，并且因此允许再现相应的周期性结构化多孔体的结构，例如，允许周期性结构化多孔体的虚拟重建
。
优选地，周期性结构化多孔体的结构表示包括表示周期性结构化多孔体的几何形状的结构参数
。
特别地，优选地，结构参数指示以下中的至少一个：晶格类型
、
晶格参数
、
晶格常数
、
光束直径
、
晶胞尺寸
、
纵横比
、
光束角度和壁厚度
。
[0009]材料模型提供单元适于提供材料模型
。
此外，材料模型提供单元可以指其上已经存储了材料模型的存储单元
。
然而，材料模型提供单元还可以指接收单元，该接收单元适于例如从存储单元或输入单元接收材料模型，并提供所接收的材料模型
。
[0010]材料模型指示材料对一个或多个外部物理影响的响应
。
例如，材料模型可以指外部物理影响与材料的响应之间的函数关系
。
然而，材料模型还可以指更复杂的数值模型，其基于已知的物理定律和材料的相应功能特性来模拟材料对一个或多个外部物理影响的响应
。
此外，在简单的实施例中，材料模型甚至可以参考查找表或矩阵，其中材料对一种或多种外部物理影响的已知响应已经被存储并且可以从查找表或矩阵中检索
。
[0011]材料模型可以例如适于确定材料对限定的温度变化的响应，例如，材料模型可以适于基于限定的温度变化指示材料的变形
。
此外，材料模型可以适于基于利用例如已知的应变关系限定的施加的外力来指示材料的变形，例如其伸长
。
这样的材料模型已经存在于许多材料和应用中，并且可以容易地适应在装置中使用，例如，可以利用由
LS
‑
DYNA
在数据库中提供的材料模型
。
在许多情况下，这样的材料模型可以基于受到相应的物理影响的相应材料测试样本的机械测试数据来生成
。
然后可以对测试数据进行数值建模，以数值方式描述材料对相应物理影响的响应
。
[0012]物理特性确定单元适于确定多个周期性结构化多孔体的物理特性
。
物理特性可以指周期性结构化多孔体的任何物理特性
。
优选地，所确定的周期性结构化多孔体的物理特性是指以下中的至少一个：硬度
、E
‑
模量
、
密度
、
断裂伸长率
、x
％压缩处的压缩刚度
、x
％伸长处的应力
、
回弹
、
肖氏硬度
、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于生成用于增材制造物理部件的控制文件的生成装置，所述物理部件包括结构多孔体或至少部分地由结构多孔体制成，其中，所述装置包括：
‑
结构化多孔体提供单元，用于提供周期性结构化多孔体的结构表示，其中，所述结构表示指示所述周期性结构化多孔体的结构，
‑
材料模型提供单元，用于提供材料模型，其中，所述材料模型指示材料对一个或多个外部物理影响的响应，
‑
物理特性确定单元，用于确定所述周期性结构化多孔体的物理特性，其中，基于所述周期性结构化多孔体的所述结构表示和所述材料模型来确定所述周期性结构化多孔体的物理特性，以及
‑
控制文件生成器，用于生成控制文件，所述控制文件可用于制造包括所述结构多孔体或至少部分由所述结构多孔体制成的所述物理部件
。2.
根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置还包括通信接口，所述通信接口用于向
3D
打印机接口提供所述控制文件
。3.
根据权利要求1和2中任一项所述的装置，其中，所述材料模型是基于在增材制造过程中可利用的材料
。4.
根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述物理特性确定单元
(113
，
526)
适于确定周期性结构化多孔体的物理特性，以模拟影响所述周期性结构化多孔体的物理事件，并根据所述周期性结构化多孔体对所述物理事件的模拟响应来确定所述物理特性
。5.
根据权利要求4所述的装置，其中，所述物理特性确定单元
(113
，
526)
适于利用有限元方法来模拟所述物理事件和所述周期性结构化多孔体的所述响应
。6.
根据权利要求4和5中任一项所述的装置，其中，所模拟的物理事件是提供指示预定物理特性的响应的模拟物理测试过程的一部分
。7.
根据权利要求6所述的装置，其中，所述模拟物理测试过程是基于工业规范中描述的测试过程
。8.
根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述周期性结构化多孔体的结构表示包括表示所述周期性结构化多孔体的几何形状的结构参数，其中，所述结构参数指示以下中的至少一个：晶格类型，晶格参数，晶格常数，光束直径，晶胞尺寸，纵横比，光束角度，以及壁厚
。9.
根据权利要求8所述的装置，其中，所述物理特性确定单元
(113
，
526)
还适于将所述结构参数转换成相应的周期性结构化多孔体的数字表示，并基于所述周期性结构化多孔体的所述数字表示来确定所述物理特性
。10.
根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所确定的周期性结构化多孔体的物理特性是指以下中的至少一个：硬度，
E
模量，密度，断裂伸长率，
x
％压缩下的压缩刚度，
x
％伸长率下的应力，回弹，肖氏硬度，弯曲模量，拉伸强度，冲击强度，泊松比，撕裂强度，以及温度容量
。11.
根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置还包括库生成单元
(114)
，用于基于针对所述周期性结构化多孔体所确定的所述物理特性来生成多个周期性结构化多孔体的物理特性的库
。12.
根据权利要求
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：