提供了一种用于设计平面装置的方法，该平面装置包括具有外半径(R<subgt;Cout</subgt;)和载体层宽度(W<subgt;C</subgt;)的载体层、具有支撑层宽度(W<subgt;S</subgt;)的支撑层，载体层的内边缘与支撑层的内边缘之间距离为(GAP)，该方法包括获得R<subgt;Cout</subgt;、W<subgt;S</subgt;和GAP的预定值；获得模具的几何形状；获得支撑层和载体层的材料特性；基于所获得的预定值、材料特性以及模具的几何形状，执行将平面装置热成形为非平面装置的至少两次模拟；确定模拟的非平面装置的支撑层的外边缘处的周向应变；基于所确定的周向应变来确定周向应变与由比率＝(W<subgt;C</subgt;‑(W<subgt;S</subgt;+GAP))/R<subgt;Cout</subgt;限定的尺寸比率之间的线性关系；基于所确定的线性关系来确定应变为零时的尺寸比率的值；以及根据应变为零时的尺寸比率来确定载体层的宽度为W<subgt;C</subgt;＝比率*R<subgt;Cout</subgt;+W<subgt;S</subgt;+GAP。
1、当通过热成形或其他方法将圆形形状成形为边缘处具有自由边界条件的球形形状时，几何形状沿周向方向经历负应变(压缩)。沿径向方向，应变保持为零。周向应变可以从中心的零变化到外边缘处的最大水平。这种压缩应变可能会导致几何形状的材料压缩，并且根据材料的选择，会导致起皱或弯曲。某些材料不能适应压缩应力，比如热固性材料、刚性材料和薄层等。对于此类材料，皱褶可能会引起材料损坏，如裂纹、分层以及最终故障。
2、圆形形状可以成形为球形形状的一种实现方式是在隐形眼镜、特别是智能隐形眼镜的制造中。智能隐形眼镜可以包括智能平台，该智能平台包括智能隐形眼镜的功能性的至少一部分。智能平台可以包括功能组件，比如电气组件和薄膜电气连接件。功能组件可能对压缩和应变敏感。材料的小皱褶可能会转化为功能组件上的皱褶，这可能导致组件破裂或弱化。
3、在一些现有方案中，将组件嵌入热固性平坦材料中以保护组件。然后将热固性材料胶合到隐形眼镜材料(比如软硅酮)，同时与隐形眼镜材料压在一起。由于热固性材料不可压缩，因此热固性材料层上通常会出现皱褶。进一步地，将热固性材料与隐形眼镜材料对齐和居中可能很困难，并且因此可能使得该方案不适合大规模生产。
4、其他现有方案将组件直接沉积到平坦的热塑性材料上，该热塑性材料被热成形为非平面装置。然而，在此类方案中，由于组件是不可压缩的，组件本身可能会因热成形引起的应变而起皱甚至损坏。此类皱褶可能引起组件破裂并损害其功能性。
>5、因此，需要使非平面装置中敏感材料的应变和起皱最小化的新颖的方案。
技术实现思路
1、因此，本公开的目的是克服上述缺点中的至少一些并提供使非压缩材料上的应变最小化的设计要热成形为非平面装置的平面装置的方法。
2、根据本公开的一方面，一种用于设计平面装置的方法，该平面装置要使用模具热成形为保持形状的非平面装置。平面装置包括两个同心环形层，即载体层和支撑层。载体层具有外半径(rcout)和载体层宽度(wc)。支撑层具有支撑层宽度(ws)。支撑层机械地附接到载体层。在载体层的内边缘与支撑层的内边缘之间形成内部距离(gap)。该方法包括获得用于载体层的外半径、支撑层宽度和内部距离的预定值，获得模具的几何形状以及获得支撑层和载体层的材料特性。该方法进一步包括对于至少两个不同的载体层宽度，基于所获得的预定值、材料特性以及模具的几何形状，执行使用模具将模拟的平面装置热成形为非平面装置的至少两次模拟。该方法进一步包括确定模拟的非平面装置中的每一个中的支撑层的外边缘处的周向应变。此外，该方法包括基于所确定的周向应变来确定周向应变与由下式限定的尺寸比率之间的线性关系
3、比率＝(wc-(ws+gap))/rcout。
4、基于所确定的线性比率，该方法进一步包括确定应变为零时的尺寸比率的值。根据应变为零时的尺寸比率，该方法进一步包括确定平面装置中的载体层的宽度为
5、wc＝比率*rcout+ws+gap。
6、本公开的第一方面的实施例提供了用于设计要热成形为非平面装置的平面装置的方法。根据本公开的方法可以由处理单元或计算机来执行。
7、具体地，平面装置包括同心布置在环形平台层上的环形支撑层。设计过程可以确定支撑层相对于载体层的最佳位置和尺寸，以避免支撑层在装置的周边处的压缩应力和起皱。换句话说，该方法可以使得能够选择沿支撑层的径向方向将载体层放置在何处以避免或至少减少皱褶。
8、平台层可以由可拉伸材料制成。支撑层可以由可拉伸性较小的材料或不可拉伸的材料制成。更具体地，支撑层的材料可以具有比载体层的材料更高的杨氏模量。当机械地附接到载体层或嵌入载体层中时，支撑层可以用作应力调制器。
9、专利技术人已经认识到，沿着由平面装置形成的非平面装置的径向方向，存在周向应变为零的点。通过连接对于所有可能径向方向的所有这些点，形成周向应变为零处的曲线(或边界)。在下文中，该曲线可以被称为经向中性边界或mnb。通过确定该边界的位置，平面装置可以被设计成使得支撑层被放置在当转变成非平面装置时不经受压缩应变的区域中。
10、使用所确定的载体层宽度(wc)连同所获得的载体层的外半径、支撑层宽度和内部距离，可以确定平面装置的载体层和支撑层的尺寸。使用这些值，支撑层的外边缘可以放置在mnb处，即计算出的周向应变为零的地方。由于支撑层的外边缘布置在mnb处，因此支撑层将布置在由mnb形成的边界的内侧，在此处，当使用模具对平面装置进行热成形时，应变为正的。因此，第一方面的设计方法可以降低支撑层中起皱的风险。
11、mnb是中性面(np)概念的抽象化。中性面是沿材料或材料的混合叠置件的厚度的概念上的无应变平面。当材料片或叠置件受到弯曲力加载时，材料或叠置件被弯曲。材料/叠置件的内表面受到压缩力(负应变)，而外表面受到拉力(正应变)。中性面限定材料/叠置件的处于压缩状态的部分与材料/叠置件的处于拉伸状态的部分之间的边界。在一片单一材料中，中性面恰好位于材料的厚度的中间。然而，当不同材料叠置使用时，中性面的位置取决于材料特性和所用材料的厚度。
12、专利技术人已经认识到，当平坦环形装置被热成形为非平面装置时，mnb限定沿非平面装置的半径的在周向方向上既不经受压缩也不经受拉力的位置。在mnb的内侧，非平面装置将在周向方向上经历正应变，而在mnb的外侧，非平面装置将在周向方向上经历负应变。与中性面类似，mnb的位置受到平面装置中材料(即载体层的材料和支撑层的材料)的材料特性的影响。mnb的位置进一步受到环形层中的每一个的宽度以及它们的相对位置和大小的影响。
13、本公开提供了一种通过计算不同计算机模拟的非平面装置沿径向方向的周向应变来确定经向中性边界(mnb)的方法。
14、专利技术人进一步认识到比率：
15、比率＝(wc-(ws+gap))/rcout
16、与周向应变具有线性关系。基于非平面装置的使用不同的载体层宽度的至少两次不同的(计算机)模拟，可以确定比率与周向应变之间的线性关系。从线性关系中，可以找到周向应变为零时的比率值。基于该值，又可以确定载体层与支撑层的相对尺寸，以使当平面装置热成形为非平面装置时施加在支撑层上的压缩应变最小化。
17、载体层的外半径、支撑层宽度以及载体层的内边缘与支撑层的内边缘之间的内部距离是可以基于要生产的非平面装置来限定的设计参数。例如，在非平面装置是用于智能隐形眼镜的平台的实施例中，载体层的外半径可以基于隐形眼镜的优选大小来确定。支撑层宽度可以被选择为使得支撑层可以容纳非平面装置的至少一个组件。内部距离可以被确定为使得载体层可以至少部分地环绕在支撑层的内边缘周围。
18、获得信息(比如预定值和/模具的或几何形状)的步骤可以包括通过处理单元或计算机从计算机可读存储介质、云存储等加载所述信息。替代性地或附加地，获得信息的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于设计平面装置(100)的方法(1000)，该平面装置要使用模具(214)被热成形为保持形状的非平面装置(316)，该平面装置包括：两个同心环形层：载体层(102)，该载体层具有外半径(RCout)和载体层宽度(WC)；以及支撑层(104)，该支撑层具有支撑层宽度(WS)，该支撑层机械地附接到该载体层，其中，在该载体层的内边缘(106)与该支撑层的内边缘(108)之间形成内部距离(GAP)；该方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述材料特性包括该支撑层的厚度(dS)、该载体层的厚度(dC)、以及该支撑层和该载体层的机械特性。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述支撑层包括热固性材料。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述载体层包括热塑性材料。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述支撑层包括至少一个电气组件。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述执行至少两次模拟包括对第一载体层宽度执行第一模拟以及对第二载体层宽度执行第二模拟，其中，该第一载体层宽度小于0.15*RCout，该第二载体层宽度大于0.3*RCout。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述模拟是有限元法FEM模拟。
8.如权利要求1所述的方法，其中，该载体层的内半径(RCin)为至少3mm。
9.如权利要求1所述的方法，其中，该模具为球形模具。
10.一种制造平面装置(100)的方法，该平面装置要使用模具(214)被热成形为保持形状的非平面装置(316)，该平面装置包括两个同心环形层：载体层(102)，该载体层具有外半径(RCout)和载体层宽度(WC)；以及支撑层(104)，该支撑层具有支撑层宽度(WS)，该支撑层机械地附接到该载体层，其中，在该载体层的内边缘(104)与该支撑层的内边缘(106)之间形成内部距离(GAP)；该方法包括：
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述机械附接包括将该支撑层层压到该载体层。
13.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
14.一种制造保持形状的非平面装置(316)的方法，该方法包括：
15.一种计算机可读介质，该计算机可读介质包括指令，所述指令在由处理装置执行时使该处理装置执行如权利要求1至9中任一项所述的方法。
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【技术特征摘要】
1.一种用于设计平面装置(100)的方法(1000)，该平面装置要使用模具(214)被热成形为保持形状的非平面装置(316)，该平面装置包括：两个同心环形层：载体层(102)，该载体层具有外半径(rcout)和载体层宽度(wc)；以及支撑层(104)，该支撑层具有支撑层宽度(ws)，该支撑层机械地附接到该载体层，其中，在该载体层的内边缘(106)与该支撑层的内边缘(108)之间形成内部距离(gap)；该方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述材料特性包括该支撑层的厚度(ds)、该载体层的厚度(dc)、以及该支撑层和该载体层的机械特性。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述支撑层包括热固性材料。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述载体层包括热塑性材料。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述支撑层包括至少一个电气组件。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述执行至少两次模拟包括对第一载体层宽度执行第一模拟以及对第二载体层宽度执行第二模拟，其中，该第一载体层宽度小于0.15*rcout，该第二载体层宽度大于0.3*rcout。
7.如权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈斯·巴斯克斯金特罗，
申请(专利权)人：阿德利亚威仁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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