[发明专利]用于多功能组件的增材拓扑优化制造

说明书

本发明涉及用于多功能组件的增材拓扑优化制造。一种计算设备包括处理器，其可在与组件关联的多个约束上操作，并且跨包括增材制造约束的多个变量将所述约束与设计优化方法集成在一起以生成用于所述组件的规格。可以依照所述规格来制作所述组件。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年3月15日提交并且题为“Additive Topology OptimizedManufacturing For Multi-Functional Components”的美国临时申请No.61/792,734的优先权，其整个内容通过引用被结合。

背景技术

增材制造(AM)已在过去二十年中被研究并且当前已受到广泛关注。已使用各种打印技术(例如三维或3D打印技术)来生产部件。例如，薄板焊接、焊丝焊接、在粉末床中的熔化或经由激光和电子束熔化的粉末沉积以及使用粉末的注入全都已被使用。这些技术具有不同程度的几何复杂性，但与常规的机械加工相比一般地几乎没有约束。冷喷涂的使用也正与增材制造相联系地被考虑。每种类型的技术都有与它关联的优点和缺点，尤其是相对于固态处理、细粒结构以及机械特性而言。

单独地，计算机技术和优化技术可以被用于基于诸如刚性、重量以及应力的一个或多个准则或参数来优化组件的设计。所述组件常常具有难以或者不可能通过常规机械加工生产的复杂特征。

发明内容

本公开内容的实施例针对包括以下步骤的方法：通过包括处理器的计算设备来接收与组件关联的多个设计约束和制造约束，所述设计约束包括所述组件的期望质量并且所述制造约束包括由所述组件将通过其来制造的制造技术所强加的约束；通过所述计算设备跨多个变量根据设计优化方法来集成所述设计约束和所述制造约束以生成候选组件规格；以及通过所述计算设备来执行表面优化以根据所述设计约束中的变化来优化所述候选组件规格以生成用于所述组件的最终规格。

本公开内容的实施例针对包括以下各项的装置：至少一个处理器以及具有存储在其上的指令的存储器，所述指令在被所述至少一个处理器执行时使所述装置执行以下操作：接收与组件关联的多个设计约束和制造约束，所述设计约束包括所述组件的期望质量并且所述制造约束包括由所述组件将通过其来制造的制造技术所强加的约束；跨多个变量根据设计优化方法来集成所述设计约束和所述制造约束以生成候选组件；以及执行表面优化以根据所述设计约束中的变化来优化所述候选组件规格以生成用于所述组件的最终规格。

本公开内容的实施例针对包括以下步骤的方法：通过包括处理器的计算设备来接收待修理的组件的指示，以及通过所述计算设备来执行形状优化以通过优化母材料与修理材料之间的界面位置并且设计过渡以计及材料特性的差异来优化用于所述组件的规格。

本公开内容的实施例针对用处理指令编码以使用一个或多个处理器来实现本文中所描述的方法中的一个或多个的计算机可读介质。

本公开内容的实施例针对依照本文中所描述的方法中的一个或多个制作的成品。

另外的实施例在下面被描述。

附图说明

本公开内容通过举例的方式来示意，而不限制于附图，在所述附图中同样的参考标号指示类似的元件。

图1是依照一个或多个实施例示意了示例性计算系统的示意性框图；

图2依照一个或多个实施例示意了示例性方法的流程图；

图3依照一个或多个实施例示意了使用冷喷涂工艺沉积的材料的截面；

图4依照一个或多个实施例示意了用于增材拓扑优化制造工艺的框架和流程图；

图5A依照一个或多个实施例示意了为设计优化方法集成多个模型的架构；

图5B依照一个或多个实施例示意了示例性多模型集成方法的流程图；