[發明專利]三維(3D)打印的柔性支撐裝置

有效

• 申請號: 201610438193.8
• 申請日: 2016-06-17
• 公開（公告）號: CN107310161B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: S·齊奧雷克
• 申請（專利權）人: 現代自動車美國技術研究所;現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: B29C64/40
• 分類號: B29C64/40;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y80/00
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;岳磊

本發明提供一種用于形成三維(3D)打印的柔性支撐裝置的方法，其包括：使用3D打印系統生產V型彈簧元件的陣列，每個陣列包括布置成預定義陣列形狀的多個V型彈簧元件，并且每個V型彈簧元件具有預定義的堅固度和滯后性特性；使用3D打印系統將V型彈簧元件的陣列布置在至少一個二維(2D)陣列網格中，使得每個陣列的至少一個V型彈簧元件附接到至少一個相鄰陣列的V型彈簧元件；以及根據預定義的體積對至少一個陣列網格成型，以形成支撐裝置。

技術領域

本公開整體涉及三維(3D)打印技術，并且更具體地涉及3D打印柔性支撐裝置。

背景技術

由于3D打印(亦稱作添加制造)的到來和最近發展，以前使用傳統技術和材料制造的不計其數的結構已經使用3D打印技術復制。制造商已經表明，3D打印可以用于實際上制造任何類型的產品，從簡單的家居用品到復雜的工業部件，最終到人類器官。甚至最近已經使用3D打印系統制造了車輛。

值得注意的是，傳統制造的產品與3D打印產品之間的結構性差異通常實際上是不能輕易察覺到的。然而，某些特性難以使用3D打印工具來重現。一個明顯的示例包括柔韌性，就座椅(或靠墊、枕頭、床墊等)而言，柔韌性可以為用戶提供舒適性。傳統而言，泡沫，諸如聚氨酯已被傾倒并模制成期望的形狀，并且在發泡過程期間形成了柔性結構，其中發泡過程同時提供柔韌性和支撐。在另一方面，3D打印物體相比于泡沫填充結構，通常感覺相對剛性。由于座椅的舒適度是影響用戶是否可以或者樂于坐在該座椅上延長的時間段的重要特征，因此為了使此類產品被顧客接受，需要用于生產柔性的3D打印支撐裝置的技術。

發明內容

本公開提供用于制造3D打印柔性支撐裝置的技術，其中3D打印柔性支撐裝置模仿泡沫支撐裝置的結構。3D打印柔性支撐裝置利用帶有預定義特性的可重復V型彈簧元件，其中預定義特性允許設計者控制結構或甚至結構的某些區段的堅固度或滯后性程度。V型彈簧元件可以根據預定義陣列形狀分成各個陣列，并且陣列可以與其他陣列組合以形成陣列網格。在整個陣列網格中，單獨V型彈簧元件的特性，諸如尺寸、形狀、材料等可以不同以實現系統的阻尼效果，即在卸荷之后的逐漸形狀恢復，而不是簡單的彈簧或“蹦床”效果，其導致舒適性降低。可以用3D打印技術重復的V型彈簧元件的使用使結構容易根據預定義體積(使用(例如)計算機輔助設計(CAD)工具生成的3D模型)成型。可以預期，本文所述的3D打印的支撐裝置可以用于期望有(例如，以替換泡沫)柔性層，包括座椅、枕頭、床墊、任何類型的靠墊等的無數應用。

根據本公開的實施例，一種用于形成3D打印柔性支撐裝置的方法包括：使用3D打印系統生產V型彈簧元件的陣列，每個陣列包括附接到彼此并且布置成預定義陣列形狀的多個V型彈簧元件，并且每個V型彈簧元件具有預定義的堅固度或滯后性特性；使用3D打印系統將V型彈簧元件的陣列布置在至少一個二維(2D)陣列網格中，使得每個陣列的至少一個V型彈簧元件附接到至少一個相鄰陣列的V型彈簧元件；以及根據預定義的體積對至少一個陣列網格成型，以形成支撐裝置。

方法還可以包括：使用3D打印系統形成多個陣列網格；以及使用3D打印系統垂直地堆疊多個陣列網格，使得每個陣列的至少一個V型彈簧元件附接到定位在上方或下方的至少一個陣列的V型彈簧元件。

方法還可以包括：使用3D打印系統生產V型彈簧元件的陣列，使得包括在每個陣列中的多個V型彈簧元件從預定義陣列形狀的中心軸線徑向延伸。