[发明专利]创建虚拟三维结构模型的方法

说明书

本发明涉及一种创建主体(5)的虚拟三维结构模型(19)的方法，其包括以下步骤：根据所述主体(5)的几何模型(16)测定包络几何形状(25)和基础体积(26)；在考虑到所述包络几何形状(25)和/或所述基础体积(26)的情况下，创建所述主体(5)的至少一个数值模型(18)；对所述数值模型(18)施加至少一个变量(27)以及结合所述施加有至少一个变量(27)的数值模型(18)来确定所述主体(5)的目标特性(30)；创建结构模型(19)，所述结构模型定义所述主体(5)的实际特性(32)；以及对所述结构模型(19)进行迭代优化，用以使所述实际特性(32)适应所述目标特性(30)。根据本发明，在对所述结构模型(19)进行迭代优化时，通过改变所述结构模型(19)的至少一个参数(11、12、13)使所述主体(5)的至少一个机械实际特性、热实际特性和/或空气动力学实际特性(32)与所述主体(5)的机械目标特性、热目标特性和/或空气动力学目标特性(30)相匹配。此外，本发明还涉及一种制造方法和一种借助所述方法进行工作的装置。

技术领域

本发明涉及一种创建主体的虚拟三维结构模型的方法。此外，本发明还涉及一种制造主体的增材制造方法，特别是3D打印法。此外，本发明还涉及一种用于创建主体的虚拟三维结构模型和/或用于制造主体的装置。此外，本发明还涉及一种借助所述方法制成的主体。

背景技术

WO 2017/123268 A1例如揭露了一种系统和一种方法，用于针对通过增材制造形成的部件产生形状一致的晶格结构。此方法包括创建部件的计算机模型以及生成有限元网格。也可以产生具有多个蜂窝晶格组分的晶格结构。可以以某种方式使有限元网格的一些网格元素发生变形，使得有限元网格与部件的整体形状对应。然后可以以某种方式使晶格结构发生变形，使得晶格结构具有与有限元网格的有限元对应的胞元周期性。

发明内容

本发明的目的是消除现有技术中已知的缺点，特别是改善由多个胞元构成的主体结构的机械特性、热特性和/或空气动力学特性。

本发明用以达成上述目的的解决方案在于独立权利要求的特征。其他有利的技术方案参阅从属权利要求以及附图。

提出一种创建主体的虚拟三维结构模型的方法。术语“结构”特别是指的是晶格结构和/或面结构。这个结构可以由多个胞元。这些胞元可以具有多个相互连接的结构元素，特别是面元素和/或晶格元素。

就所述方法而言，首先根据主体的几何模型测定包络几何形状和基础体积。几何模型例如可以是CAD模型。包络几何形状形成虚拟主体的护套。基础体积形成被包络几何形状包围的体积。因此，基础体积至少部分被包络几何形状框定。所述方法步骤优选至少部分地由用户手动实施以及/或者由计算单元自动实施。

随后，在根据本发明的方法中，在考虑到包络几何形状和/或基础体积的情况下，创建主体的至少一个数值模型。数值模型可以是FE模型(有限元模型)和/或FV模型(有限体积模型)。所述方法步骤优选至少部分地由用户手动实施以及/或者由计算单元自动实施。

对这个数值模型施加至少一个变量。术语“变量”本质上指的是在按预期使用主体的过程中作用于这个主体的影响变量和/或负载变量。对这个数值模型施加至少一个机械变量、热变量和/或空气动力学变量。所述方法步骤优选至少部分地由用户手动实施以及/或者由计算单元自动实施。

然后，结合施加有至少一个变量的数值模型来确定主体的目标特性。这一点优选由用户来确定和/或预设。作为补充或替代方案，这一点可以由计算单元自动确定和/或预设。在当前情况下，结合施加有至少一个机械变量、热变量和/或空气动力学变量的数值模型来确定主体的机械目标特性、热目标特性和/或空气动力学目标特性。在此，优选以机械、热和/或空气动力学各向异性的方式确定主体的目标特性。这表明，主体优选具有方向相关的机械目标特性、热目标特性和/或空气动力学目标特性。所述方法步骤优选至少部分地由用户手动实施以及/或者由计算单元自动实施。