(57)【要約】複数の車両タイプを構築するためのプラットフォームが開示されている。一実施形態では、施設は、車両の複数のディフィニションノードを設計し、各ディフィニションノードの相対位置を特定するための処理システムを含み得る。設計に基づいて、内部容積及びその他の車両パラメータが決定され得る。この施設は、ディフィニションノードを積層造形（付加的に製造）するための３Ｄプリンタを含む。一実施形態において、複数の商業オフザシェルフ（ＣＯＴＳ）部品が取得され、ディフィニションノードは、ＣＯＴＳ部品とインターフェースをとるように設計されている。施設はまた、車両の主要部分が組み立てられるステーション又は主要な場所を含み得る。別の実施形態では、例えばオーバーフローが発生した場合に、ある施設が別の施設に代わって所望の車両タイプを製造できるように、そのような地理的に分散した複数の施設を使用することができる。【選択図】図６
2021528306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を製造するための方法であって、
複数のディフィニションノードを設計すること、
各ディフィニションノードの相対位置を特定すること、
前記ディフィニションノードを積層造形（付加的に製造）すること、及び、
前記特定された位置に前記ディフィニションノードを備えた車両を組み立てること、
を含む方法。
【請求項２】
前記位置は、１つ以上のモジュール式システムを含む車両プロファイルを規定する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記位置は、車両の１つ以上の内部容積要件に少なくとも部分的に基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
各ディフィニションノードの前記位置を特定する際に、
複数のパネル及び車両部品の設計又は取得をすること、及び、
各ディフィニションノードの前記位置に対して前記パネル及び車両部品の位置を特定すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記車両を、複数の商業オフザシェルフ（ＣＯＴＳ）部品を含むように設計すること、
モジュラーフィーチャーを作るために前記ＣＯＴＳ部品とインターフェースをとる前記ディフィニションノードを設計すること、及び、
前記ＣＯＴＳ部品と前記モジュラーフィーチャーとを組み込んだ前記車両を製造すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記車両に使用する電気自動車（ＥＶ）推進システムを特定すること、及び、
前記ＥＶ推進システムのエレメントの所望の位置に少なくとも部分的に基づいて、前記各ディフィニションノードの配置を特定すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＣＯＴＳ部品及びディフィニションノードは、マルチマテリアル車両を製造するためにさらに使用される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ＥＶ推進システムを組み込む前記車両を製造すること、をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
複数の車両タイプを製造することをさらに含み、各車両タイプは、
ディフィニションノードのセットを設計すること、
各車両タイプの１つ以上の内部容積要件に基づいて、前記セットにおける前記ディフィニションノードを配置すること、
各車両タイプの前記ディフィニションノードのセットを積層造形（付加的に製造）すること、及び、
前記ディフィニションノードの位置に基づいて、所望の車両を組み立てること、
に部分的に基づいて製造される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記所望の車両用の複数の商業オフザシェルフ（ＣＯＴＳ）部品を取得すること、及び、
１つ以上の前記ディフィニションノードを前記ＣＯＴＳ部品の少なくとも１つとインターフェースをとるようにすること、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記車両が少なくとも１つの非ディフィニションノードを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記車両で使用する電気自動車（ＥＶ）推進システムを特定すること、及び、
前記ＥＶ推進システムのエレメントの所望の位置に少なくとも部分的に基づいて、前記セットにおける各ディフィニションノードの位置を特定すること、
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
複数の車両タイプを製造するための施設であって、
（ｉ）処理システムであって、
各セクションのディフィニションノードを設計するように、
各ディフィニションノードの相対位置を特定するように、
構成された処理システムと、
（ｉｉ）前記ディフィニションノードを積層造形（付加的に製造）するように構成された少なくとも１つの３Ｄプリンタと、
（ｉｉｉ）前記特定された位置における前記ディフィニションノードを使用して前記複数の車両タイプのうちの１つを製造するためのステーションと、
を含む、施設。
【請求項１４】
前記処理システムは、１つ以上の前記ディフィニションノードとインターフェースをとるための複数の商業オフザシェルフ（ＣＯＴＳ）部品を特定するように構成される、請求項１３に記載の施設。
【請求項１５】
前記ステーションは、前記ＣＯＴＳ部品を使用して前記複数の車両タイプのうちの１つを製造するように構成される、請求項１４に記載の施設。
【請求項１６】
前記処理システムは、前記複数の車両タイプのうちの１つで使用するためのＥＶ推進システムを設計するようにさらに構成される、請求項１３に記載の施設。
【請求項１７】
前記ステーションは、前記ＥＶ推進システムを使用して前記複数の車両タイプのうちの１つを製造するように構成される、請求項１６に記載の施設。
【請求項１８】
複数の車両タイプのそれぞれを製造するための地理的に分散した施設のシステムであって、
（ｉ）処理システムであって、
車両の複数のディフィニションノードを設計するように、
各ディフィニションノードの相対位置を特定するように、
構成された処理システムと、
（ｉｉ）前記ディフィニションノードを積層造形（付加的に製造）するように構成された少なくとも１つの３Ｄプリンタと、
（ｉｉｉ）前記特定された位置における前記ディフィニションノードを使用して前記複数の車両タイプのうちの１つを製造するためのステーションと、
を含む、施設。
【請求項１９】
前記処理システムは、１つ以上の前記ディフィニションノードとインターフェースをとるための複数の商業オフザシェルフ（ＣＯＴＳ）部品を特定するように構成され、
前記ステーションは、前記ＣＯＴＳ部品及び前記ディフィニションノードを使用して、前記複数の車両タイプのうちの１つを組み立てるように構成され、
前記組み立てられた前記車両タイプの１つは、１つ以上のモジュラーフィーチャーを含む、請求項１８に記載の施設。
【請求項２０】
１つの施設は、別の施設で障害が発生した場合に、該別の施設に代わって所望の車両を設計するように構成される、請求項１８に記載の施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本特許出願は、２０１８年６月２２日に出願された「車両及びその他の輸送構造のモジュール式構造のためのアディティブマニュファクチャリング対応共通アーキテクチャプラットフォーム」と題する米国特許非仮出願第６２／６８８，９９９号、及び２０１９年６月１２日に出願された「ディフィニションノードを使用した車両のモジュール式構造のためのアディティブマニュファクチャリング対応プラットフォーム」と題する米国特許仮出願第１６／４３９，６１５号の優先権を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、一般に車両製造に関連し、より具体的には、従来のシステムの制約及び設備投資なしに複数の車両タイプを製造するための、アディティブマニュファクチャリング（積層造形）（ＡＭ）及びモジュール式工法によって可能になる車両アーキテクチャプラットフォームに関する。
【背景技術】
【０００３】
１世紀以上の間、車両やその他の輸送構造は、伝統的な組立ラインを使用して造られてきた。組立ラインは、一方の端において車両が例えばベアシャーシとして始まる製造技術である。半完成車両がコンベヤーを介してステーションからステーションに移動するときに、コンポーネント（エンジン、ボンネット、ホイールなど）がシャーシに順次追加され、最後のステーションで車両が完成する。半完成車両をある専用ステーションから別の専用ステーションに段階的に移動することにより、車両は、以前の手作業による組み立て技術よりも速く、安価に、少ない人員で組み立てることができる。
【０００４】
単一のラインからの車両が単一のモデル又はいくつかの同様のモデルに制限されている場合、組立ラインを使用した車両の生産は、歴史的に製造業者にとって有益であり、かつ消費者にとってより手頃な価格であった。製造業者は車両製造をより効率的、柔軟、環境に優しく、経済的にすることを目指しており、カスタム輸送構造の様々な設計に対する消費者の需要の進化と相まって、組立ラインの歴史的な利点が疑問視されている。これらのラインは通常、複数の車両の組み立てに対応することはできない。
【０００５】
代わりに新しい車両に対応するには、車両とライン自体の両方を完全に再設計する必要がある。新しい車両の設計に加えて、ラインを変更するには、多数の異種部品を取得又は構築する必要がある。様々な車両で使用される個々の部品は、いくつか例を挙げると、形状、サイズ、数、機能、洗練度、推進タイプが異なる場合がある。各車両モデルのカスタムコンポーネントを機械加工するための高価な新しい工具を入手する必要がある。異なる車両フレーム、シャーシ、パネル、フロアなどを構築するには、新しい機械が必要である。要するに、新しい車両に対応するために組立ラインを変更することは、正当化できないであろう多額の資本的支出を伴い、消費者を一握りの自動車製造業者から入手可能な車両オプションの有限のカテゴリーに制限する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両及びその他の輸送構造のモジュール構造のためのアディティブマニュファクチャリング対応の共通アーキテクチャプラットフォームのいくつかの態様が開示される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る開示の一態様において、車両を製造するための方法は、複数のディフィニションノードを設計すること、各ディフィニションノードの相対位置を特定すること、該ディフィニションノードを積層造形（付加的に製造）すること、及び、前記特定された位置にディフィニションノードを備えた車両を組み立てること、を含む。
【０００８】
本開示の別の態様では、複数の車両タイプを製造するための施設は、各セクションのディフィニションノードを設計するように、各ディフィニションノードの相対位置を特定するように構成された処理システムと、前記ディフィニションノードを積層造形（付加的に製造）するように構成された少なくとも１つの３Ｄプリンタと、前記特定された位置における前記ディフィニションノードを使用して前記複数の車両タイプのうちの１つを製造するためのステーションと、を含む。
【０００９】
本開示の別の態様では、複数の地理的に分散した施設が複数の車両タイプを製造するように構成され、各施設は、各ディフィニションノードの相対位置を特定する車両用に複数のディフィニションノードを設計するように構成された処理システムと、ディフィニションノードを積層造形（付加的に製造）するように構成された少なくとも１つの３Ｄプリンタと、特定された配置のディフィニションノードを使用して複数の車両タイプのうちの１つを製造するためのステーションと、を含む。
【００１０】
輸送構造用の部品を製造する方法の他の態様は、以下の詳細な説明から当業者には容易に明らかになり、例示としていくつかの実施形態のみが示され、説明されることが理解されよう。当業者によって実現されるように、部品及び部品を製造する方法は、他の異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細は、すべて本発明から逸脱することなく、他の様々な点で変更することができる。したがって、図面及び詳細な説明は、本質的に例示的なものと見なされるべきであり、限定的なものとして見なされるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
車両及び他の輸送構造のモジュール構造のためのアディティブマニュファクチャリング対応の共通アーキテクチャプラットフォームの様々な態様が、添付の図面において、限定としてではなく、例として詳細な説明に提示されている。
【図１】図１は、一実施形態に従って作製された車両の例示的なアンダーボディ構成を示す。
【図２】図２は、一実施形態による、異なるアパーチャ構成を有する例示的な車両を示す。
【図３】図３は、様々な例示的なアパーチャ材料のフィーチャーの概念的なスペクトルを示している。
【図４】図４は、一実施形態による、６つのディフィニションノードに分解された例示的な車両を示す。
【図５Ａ】図５Ａ−Ｃは、特定の車両を収容するために使用されるパッケージング容積に基づいて内部容積要件が異なる可能性がある異なるハイブリッド／ＩＣＥ車両の３つの例を示している。
【図５Ｂ】図５Ａ−Ｃは、特定の車両を収容するために使用されるパッケージング容積に基づいて内部容積要件が異なる可能性がある異なるハイブリッド／ＩＣＥ車両の３つの例を示している。
【図５Ｃ】図５Ａ−Ｃは、特定の車両を収容するために使用されるパッケージング容積に基づいて内部容積要件が異なる可能性がある異なるハイブリッド／ＩＣＥ車両の３つの例を示している。
【図６】図６は、一実施形態による、車両の右側の乗客セクション内の隣接するコンポーネントに結合されたディフィニションノード（破線）の斜視断面図を示す。
【図７】図７は、アンダーボディ構造及び車両サイズなどの要因によって支配される、本書に記載のプラットフォームを使用して構築され得る４つの例示的な製品ポートフォリオを示す。
【図８】図８は、一実施形態による、車両のホイールに結合されたディフィニションノードの例示的な構成を示す。
【図９】図９は、一実施形態による、異なるタイプの車両を製造するために施設によって使用されるプロセスの例示的な流れ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、アディティブマニュファクチャリング（積層造形）（ＡＭ）及び他の技術を使用してモジュラー車両を製造するための製造プラットフォームの様々な例示的な実施形態の説明を提供することを意図し、本発明を実施することができる唯一の実施形態を表すことを意図するものではない。本開示を通して使用される「例示的」及び「例」という用語は、「実例、（何かの）例、又は用例（又は例示）として役立つ」ことを意味し、本開示で提示される他の実施形態よりも好ましい又は有利であると必ずしも解釈されるべきではない。詳細な説明は、本発明の範囲を当業者に完全に伝える徹底的かつ完全な開示を提供することを目的とした具体的な詳細を含む。しかしながら、本発明は、これらの具体的な詳細なしで実施することができる。場合によっては、本開示全体を通して提示される様々な概念を曖昧にすることを回避するために、周知の構造及びコンポーネントがブロック図の形で示されるか、又は完全に省略され得る。
【００１３】
組立ラインは、自動車、その他の輸送機器、主要なタイプの家電製品、電子製品などの複雑なアイテムを組み立てるための一般的なプラットフォームである。多数のタイプのコンポーネントが製造され、車両において使用され、後者は、本書では、トラック、列車、オートバイ、ボート、航空機、宇宙船などの多数のタイプの輸送構造を含むと広く解釈される。このようなコンポーネントには、「商業オフザシェルフ」（ＣＯＴＳ）と、車両内又は車両の一部として機能的、構造的、又は美的目的のいずれか１つ以上を提供できるカスタマイズされたコンポーネントの両方が含まれる場合がある。
【００１４】
製造業者が異なる車両タイプの多様なアレイを構築することを可能にするための共通のアーキテクチャを提供するプラットフォームが開示される。本開示の一態様では、所望のサイズ、形状、及びフィーチャーセットを備えた所望の車両タイプ（例えば、ハッチバック、セダン、ＳＵＶなど）が、生産のために選択される。設計段階では、車両はセクションに分割される場合がある。ディフィニションノードはセクションごとに特定され得る。ディフィニションノードは、選択した車両タイプの自然な寸法制約、推進システムタイプなどの要因に基づいて配置され得る領域であり、以下にさらに説明する。
【００１５】
配置されたディフィニションノードを使用して測定された車両のパッケージング容積に部分的に基づいて、車両のタイプ及び特性に適した複数の商業オフザシェルフ（ＣＯＴＳ）部品を取得することができる。例えば、押し出し、チューブ、パネル、推進システム、クラッシュ構造、ダッシュ（計器盤）装備、及び他の必要なハードウェアは、１つ以上の供給業者から入手するか、又は構築することができる。その後、ＣＯＴＳ車両パネルは、車両の必要な寸法に応じて工場で切断され得る。一実施形態では、車両は、電気自動車（ＥＶ）推進システムを使用し、その場合、バッテリーパックが得られ、車両の車体下部にパッケージされる。推進する必要のある車両のホイールそれぞれに隣接する領域での使用を目的として、２つ以上の電気モーターも取得される。
【００１６】
ディフィニションノードは、ディフィニションノードがインターフェースをとるように構成されている複数のＣＯＴＳ構造のそれぞれへのインターフェース／相互接続を含む、車両の複雑な部分を含むように３Ｄプリントされ得る。オプションで、カスタムフィーチャーが必要な場合など、追加のノードが３Ｄプリントされる。本プラットフォームは、非設計特有の３Ｄプリンタを介して、車両のインターフェースの複雑さをディフィニションノードに転送するため、車両の組み立てプロセスは本質的にモジュール式になる。一般に、「モジュラー」構造は、簡単な構造、柔軟な配置、及び部品の簡単な交換のための標準化されたユニット又はセクションで構成される構造である。ディフィニションノードは、取得したＣＯＴＳ部品を使用して工場にてモジュール方式で組み立てることができ、モジュール特性を備えた車両を形成する。
【００１７】
開示されたプラットフォームは、工場での複雑な工具設備又は機械加工操作の必要性を低減するか、又は完全に排除する。車両設計の複雑さがＡＭ構造自体に組み込まれている可能性があるため、プラットフォームベースのアーキテクチャのモジュール性が可能になる。残りの部品は、通常、工場の仕様に合わせて構成されているＣＯＴＳ部品として入手できる。残りの部品は、最も効率的であると考えられるように、社内で取得又は構築できる。その結果、工場は、単一の車両モデルの組み立て専用の複雑で高価な工具やその他の機器（例えば、複雑なインターフェース、電子機器/回路などを組み立てるための装備）を購入する必要がなくなる。
【００１８】
さらに、アディティブマニュファクチャリング（ＡＭ）の柔軟性により、工場はＣＯＴＳとカスタム部品の両方を車両ノードに簡単にインターフェースでき、必要に応じてＣＯＴＳ部品の最小限の精製を実行して仕様を満たすことができる。これらのタスクのために工場が負担する負担は、通常、組立ラインの製造業者が工具やその他の柔軟性のない高価な方法を使用して同様の機能を実行する際の対照的な負担よりもはるかに少なく、後者の車両は従来通り、ＡＭの利点を用いて製造されていない。組立ラインの製造業者による改造された機器の内製は、考えられるさまざまな車両設計の順列すべてに対して更新されたカスタムツールを取得するために、潜在的に特別な費用を必要とする。
【００１９】
その結果、本プラットフォームは、将来の製造業者の競争分野を再規定するパラダイムシフトをもたらす可能性がある。つまり、本プラットフォームのメリットは、世界中に及んでいる主要な自動車メーカーだけでなく、資本が限られていて運用能力がより控えめな施設にも適用できる。プラットフォームは完全に又は部分的に自動化され得る
【００２０】
上記のプラットフォームは、これまで整備されてきた複雑な車両製造インフラストラクチャの必要性を排除する。本プラットフォームは、様々な種類の車両を製造する能力を、小規模な事業を展開する将来の製造業者にまで拡張する。例えば、このプラットフォームでは、地理的領域に複数の製造施設の作成が可能である。このアプローチの独自の利点を説明するために、従来の組立ラインの車両製造業者を検討する。従来の製造業者が特定の地域に車両を供給する従来の工場を持っていて、何らかの理由で突然生産上の問題が発生した場合、車両の供給が完全に停止し、資本と生産性に重大な悪影響を与える可能性がある。対照的に、本書に開示されるプラットフォームは、複数のより小さな設置面積の工場の作成を可能にし、各工場は特定の地理的領域に対応することができる。同じ又は近くの地理的領域にある別の工場は、障害が解決されるまで生産需要を満たすためにステップアップできるため、１つの工場が直面する問題が従来の工場の場合と同じ悪影響を与えることはない。このように、本プラットフォームは自動車製造のための分散生産システムを可能にする。このアプローチにより、フランチャイズや共同開発の取り組みなど、様々なビジネスモデルが妥当なものになる。
【００２１】
本プラットフォームにより、製造業者は地域全体に多数の小規模な製造工場を展開することもでき、各工場では、必要に応じて、独自の車両ポートフォリオを製造できる。本プラットフォームは、ディフィニションノードの特定、パッケージング容積の選択、及びＡＭを使用した部品のカスタマイズにおいて製造業者に割り当てられた柔軟性を考慮して、車両のアーキテクチャの革新をさらに促進する。
【００２２】
上記の技術革新は、電圧（ＥＶ）推進システム、内燃エンジン（ＩＣＥ）システム、及びハイブリッドシステムを使用する車両にまで及ぶ。ＡＭ構造をＥＶシステムと統合することにより、本書に開示される車両アーキテクチャプラットフォームは、車両設計を大幅に簡素化し、資本的支出（「ＣａｐＥｘ」）を劇的に削減し、内燃エンジン（ＩＣＥ）推進システムを排除する実施形態においてより高い車両パッケージ効率を可能にし、より幅広いユーザの柔軟性を可能にする。それにもかかわらず、本プラットフォームによって提供される全体的な柔軟性のために、ＩＣＥ推進システムとハイブリッドシステムを使用する車両は他の構成でも同様に適していることを理解する必要がある。推進システムのタイプは、価格や消費者の好みなどの要因によって左右される可能性がある。特定の実施形態では、推進システムのタイプはまた、特定のタイプの推進システムを備えた車両を製造及び操作するための製造業者及び消費者に対する政府のインセンティブによって進められ得る。本書に開示される共通のアーキテクチャプラットフォームによって可能になる、車両工場を地理的に分散させる能力は、これらの実施形態において有用であることが証明され得る。
【００２３】
本書における概念は、説明の目的で自動車を参照して提示されているが、本書でのアーキテクチャプラットフォームは、自動車、列車、バス、オートバイ、メトロシステム、船、潜水艦、宇宙船、などを含む他の輸送構造の製造と組み立てにも同様に適用できる。
【００２４】
要約すると、このプラットフォームは、製造業者が従来の車両製造技術に固有の制限なしに様々な車両ポートフォリオを作るための共通のアーキテクチャを提供し、後者は、主に、組立ライン環境で単一車両モデルを製造するための工具装備に対する多額の資本的支出に依存している。本プラットフォームはまた、ＡＭの柔軟性を利用して、高度にカスタマイズ可能で幾何学的に多様な設計を生み出し、これらの設計は、通常、高価な工具設備なしで、機械加工操作があったとしても最小限で作成できる。
【００２５】
ＡＭは、３次元（３Ｄ）プリントとして知られており、さまざまな製造技術において急速に変化する進歩をもたらしている。製造業者が車両部品の製造を制限されてきた、しばしばコストがかかり柔軟性のない製造技術（フライス加工、鋳造、成形、スタンピングなど）とは異なる。ＡＭを使用すると、複雑な形状と高度なインターフェースを備えた同じコンポーネントを製造できるが、特別なコストはかからない。設計固有ではないＡＭベースのインフラストラクチャを使用して、高価なツールの更新を必要とせずに、様々な製品の新しいコンポーネントを開発しようとしている製造業者が３Ｄプリンタを取得できる。代わりに、製造業者は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）アプリケーションを使用して、無数の種類の部品のデータモデルを設計できる。次に、新しい部品は、たとえば、粉末床溶融結合（ＰＢＦ）ベースのプリンタ、ＤＥＤ（指向性エネルギー堆積法）、又は代替の３Ｄプリント技術を利用する他の３Ｄプリンタを使用して、３Ｄプリントすることができる。ＰＢＦ及びＤＥＤプリント技術と部分的に重複する可能性のある他の様々な３Ｄプリント技術も使用できる。これらには、たとえば、ステレオリソグラフィー（ＳＬＡ）、デジタルライトプロセッシング（ＤＬＰ）、ラミネートオブジェクトマニュファクチャリング（ＬＯＭ）、バインダージェッティング（ＢＪ）、マテリアルジェッティング（ＭＪ）などが含まれる。
【００２６】
ＰＢＦベースの３Ｄプリントでは、プリント材料（金属粉末など）の連続層が粉末床領域の基板上に堆積される。堆積期間の間に、レーザー又は他のエネルギー源が、層内の材料の選択された領域を融合及び固化する。堆積融合プロセスは、３Ｄオブジェクト又は「ビルドピース」がプリントされるまでレイヤーごとに続行される。未溶融粉末はその後リサイクルすることができる。
【００２７】
しかし、製品製造におけるＡＭの出現は、従来の方法に代わる、卸売代替品ではなく、主要な追加の代替手段を提示する。例えば、その無数の利点にもかかわらず、ＡＭはプリント材料を購入する必要があり、特に工場がフル稼働している場合は、ＡＭの運用を優先する必要がある場合がある。このような場合、ＡＭと並行して戦略としてＣＯＴＳ製品を購入すると有利なことがよくある。バルクで潜在的に費用効果が高いことに加えて、多くの種類のＣＯＴＳ製品は、幅広い仕様を満たし、至る所に存在する。したがって、一実施形態において、ＡＭは、ディフィニションノード（以下で説明する）を含む車両プラットフォームの中心的な態様のために予約されることが多く、一方、ＣＯＴＳ製品の幅広い入手可能性及び多数の競合するＣＯＴＳ供給業者の市場での存在は、車両製造業者に対し実行可能なオプションを提供する。ＡＭディフィニションノードとＣＯＴＳ製品の組み合わせにより、車両製造業者はマルチマテリアル構造を作成することができ、これは、より軽く、より強く、高性能の車両を製造するためにより有利に設計可能である。
【００２８】
本アーキテクチャの態様の初期設計段階では、セダン、スポーツ多目的車、軽自動車、又は例えば消費者の注文に基づいて製造業者によって開発されたカスタムプロファイルなどの車両プロファイルを選択することができる。プロファイルが決定された後、又は決定と同時に、推進方法が特定され得る。例えば、車両にＩＣＥ、ＥＶ、ハイブリッド、又はカスタム推進システムが含まれるかどうかが決定され得る。
【００２９】
これまでに特定されたフィーチャーを有する車両プロファイルは、ＣＡＤ又は他の適切なアプリケーションで視覚的に表すことができる。様々なＣＯＴＳ部品は、製造業者のニーズに基づいて、すなわち、消費者の要求に応じて、車両プロファイル及び推進方法の決定に基づいて取得することができる。製造業者は、これらの部品に基づいてシミュレーションを実行して、必要な寸法やその他の要因を決定する場合がある。例えば、ＣＯＴＳパネルは最初に供給業者から取得できます。一実施形態では、ＣＯＴＳパネルは、車両プロファイルを満たすために社内で切断される。車両設計のさらなる次元分析が必要な場合、パネルの切断は適切な時間まで延期することができる。さらに、ＥＶ推進システムを選択した場合は、ＣＯＴＳバッテリーパックを購入することもできる。バッテリーパックは、最終的に車両の車体下部に挿入するために、組み立ての前に個別にパッケージ化することができます（図１、２を参照）。上記のＣＯＴＳ部品の入手及び組み立てなどの多くのステップの順序は、実際には異なる可能性があり、本書に記載される他のステップは、異なる実装において最初に実行され得ることが理解されよう。
【００３０】
ＡＭ構造をＥＶシステムと統合することにより、本書に開示される車両アーキテクチャプラットフォーム及び実施形態は、車両設計を簡素化し、資本的支出を削減し、より高いパッケージ効率を可能にし、より広いユーザの柔軟性を可能にする。これら及びその他の利点を組み込んだ例示的な構成を以下の図に示す。
【００３１】
図１は、一実施形態に従って作製された車両の様々なセクションの例示的なアンダーボディ構成（足回り構成）を示している。図２は、一実施形態による異なるアパーチャ構成を有する図１の車両の例示的な側面図を示す。図３は、図１及び図２の車両で使用される様々な例示的なアパーチャ材料のフィーチャー又はテクスチャの概念的なスペクトルを示している。
【００３２】
図１のアンダーボディ構成は、フロントクラッシュ構造１０４、フロントコーナー「ステア」ノード１０６、リアコーナー「ドライブ」ノード１１０、リアクラッシュ構造１１２、リアタブ１１４、フロントタブ１０２、及びフロア構造１０８を含む。アンダーボディの反対側には、同様のノード、クラッシュ構造などが含まれ、開示の概念を過度に曖昧にすることを避けるために、特定の参照から省略されている。ホイールは１２０(1)-(4)で表されている。バッテリーパック及び関連する電子機器も、アンダーボディ構成に含まれる場合がある。一実施形態において、バッテリー及び／又は電気モーターは、ホイール及びＡピラー及びＣピラー（図２、図８を参照）の下及び隣接するアンダーボディ領域にコンパクトに配置することができる。このコンパクトな構成は、ＥＶ（電子）ベースの実施形態において、追加の容積（参照番号２５１０、図８及び関連するテキストを参照）又は乗員及び貨物を有利に提供することができる。かなりの量の容積を占める可能性のあるエンジントランスミッション、ラジエーター、ターボチャージャー、スーパーチャージャー、及びパワートレインを含む内燃エンジン（ＩＣＥ）とは異なり、ＥＶ推進システムは、より単純な方法で実装でき、いくつかの実施形態において、ＥＶ推進は電気モーター、バッテリーパック、及び電気相互接続及び制御回路を含み、これらのそれぞれは、車両のそれぞれのサイド及びその下の隣接するアンダーボディ領域のフロント及びリアクォーターノード２１６及び２０８（図２）にコンパクトに配置することができる。
【００３３】
しかしながら、ＩＣＥ、ＥＶ、又はハイブリッド推進システムが使用されるかどうかに関係なく、電気モーター、バッテリーパック、及び車両内に分散される関連回路など、これらのシステムを構成する部品は、一実施形態において、すべてＣＯＴＳ部品として取得することができる。したがって、従来のプラットフォームを使用すると、製造業者は、これらの構造をゼロから組み立てるための工具及び機械加工装置に資本的支出を投資（又は設備投資）する必要がなくなる。図２における押出成形のＡピラーアッパー２１８などの特定の部分は、湾曲したカスタム押出成形品であり、製造業者により提供される仕様に従って供給業者から入手するか、３Ｄプリントするか、又はカーボンファイバー部品などのＣＯＴＳ部品として入手することができる。特定の実施形態において、必要な場合、製造業者は、ＣＯＴＳ部品を社内で変更することができる。
【００３４】
図１と図２に示されるコンポーネントの大部分はＣＯＴＳ部品であるが、主な例外はノードであることである。例えば、車両のタイプ及び構成に応じて、領域２１６は、３Ｄプリントフロントクォーターノードを含む。ノードは、図３に描かれた３Ｄ金属テクスチャ３０２を参照し、図２の２１６及び２０８に戻って参照することによって部分的に視覚化することができる。ノードは、Ａピラーロア（これも領域２１６内）とインターフェースをとることができ、これは、次に、フロントクラッシュ構造１０４（図１）に移行し、サスペンション、ステアリング、電気モーター、ダッシュ、フットウェル、上部構造、ヒンジ、ドアチェックフロント収納コンパートメント、シル押し出し、ドアシール（総称して領域２１６）用のアタッチメントも提供する。したがって、プラットフォームアーキテクチャは（設計目標に基づいて適切に特定された後）、製造業者がこれらの部品を供給業者からＣＯＴＳ部品として取得すること、及び、ノードを３ＤプリントしてＣＯＴＳ部品と適切にインターフェースをとることに有利に働く。
【００３５】
ノード
ノード（例えば、図１の１０６，１１０；図２、３Ｄプリントフロントクォーターノード（２２０）、Ｂピラーロアノード（領域２１２）、３Ｄプリントリアクォーターノード（２０８））は、１つ以上のソケット、レセプタクル、リセス（くぼみ）、キャビティ、又は、チューブ、押し出し、及び／又はパネルなどの１つ以上の構成要素を受け入れるための他のインターフェースを含む、任意の３Ｄプリント部品であり得る。ノードは、特定のタイプのコンポーネントを受け入れるように、及び／又は異なるインターフェース間で流体又は配線をルーティングするように構成された内部フィーチャーを有し得る。代替的又は追加的に、ノードは、特定のタイプのコンポーネントを受け入れるように形作られ得る。本開示のいくつかの実施形態におけるノードは、ノードのインターフェースにコンポーネントを配置するための内部ロケーティングフィーチャーを有し得る。しかしながら、当業者が本開示のレビューで理解するように、ノードは、任意の設計又は形状を利用することができ、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な異なるコンポーネントを受け入れることができる。
【００３６】
いくつかの実施形態において、ノードは、特定の機能をもたらすための追加のフィーチャー及び構造を有し得る。例えば、一部のノードには、車両の様々な耐荷重領域を処理するための固有のジオメトリー又は材料組成が含まれる場合がある。これらのジオメトリーには、格子、ハニカム、及びその他のタイプのパターン化された構造が含まれ得る。ノードはまた、接着剤、シーラント、又は陰圧（真空）をある場所から別の場所にルーティングするための１つ以上のチャネルを含み得る。他の実施形態では、複数のノードを同時プリントして、車両の所望の部分に互いに隣接して配置することができる。
【００３７】
ノードは、電子回路又は潤滑剤をある構造（例えば、チューブ）から別の構造（例えば、ギアケース）にルーティングすることができる。これらの機能を実現するためのノードの柔軟性は、主に、現在のプラットフォームがベースとなっている３Ｄプリンタの非設計の特異的性質に由来する。例えば、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）プログラムを使用すると、３Ｄノードのカスタム表現は、固有の形状、インターフェース、及びその他の詳細を含めるように生成及び設計され得る。次に、ＣＡＤモデルをスライスして、元の３Ｄ構造のソフトウェアベースのレイヤーを提供できる。スライスされたモデルとプリント命令は、３Ｄプリンタに提供できる。例えば、粉末床溶融結合（ＰＢＦ）プリンタにおいて、スライスは、プリントチャンバー内の基板上に粉末の層として連続的に堆積される。１つ以上のレーザー又は他のエネルギー源は、設計されたノードをレンダリングするためのカスタム命令に基づいて、各層又はスライスを選択的に融合することができる。
【００３８】
ノードは、非ディフィニションノード又はディフィニションノードの場合がある。ディフィニションノードについては、後で詳しく説明する。非ディフィニションノードとは、ディフィニションノードではない任意のノードである。例えば、図２の参照符号２２０を参照すると、この構造は３ＤプリントＢピラーをレールに接続し、それによってＢピラーを上部レール及びルーフに接続しており、一実施形態において、このＡＭ構造は、様々なＣＯＴＳ相互接続をインターフェースするように機能する非ディフィニションノードである。
【００３９】
図１に戻って参照すると、１０４は以前にフロントクラッシュ構造として記載された。フロントクラッシュ構造に隣接するのはフロントタブ１０２である。車両の反対側には、例えば貨物に使用されるリアタブ１１４がある。リアクラッシュ構造１１２は、リアタブ１１４の両側にある（これは、フロントクラッシュ構造１０４がフロントタブ１０２の両側に配置されているという点で、フロントクラッシュ構造１０４と同様である）。フロントコーナー「ステア」ノード１０６は、フロントホイールのすぐ後ろにある。フロア構造１０８は、アンダーボディ（足回り）の大部分を占める。リアコーナー「ドライブ」ノード１１０は、右ホイール内側のフロア構造の周辺を占める。
【００４０】
図２の側面図を参照すると、記載の領域２１６は、電子機器、ステアリング、サスペンション、及び電気モーターなどとともに、Ａピラーロアを含む。押し出しフロントシル２１４は、フロアとＡ及びＢピラーに取り付ける単純で真っ直ぐなカスタム押し出しである場合がある。Ｂピラーロアノード２１２は、シル、フロア、及びアッパーボディ構造に取り付けられる。押し出しリアシル２１０は、フロアとＢ及びＣピラーに取り付けられる単純で真っ直ぐなカスタム押し出しである。一実施形態において、３Ｄプリントリアクォーターノード２０８は、リアクラッシュ構造１１２（図１を参照）に移行するＣピラーロアを含み、サスペンション、そのホイールに隣接する電気モーター、アッパー構造、ドアラッチ、リア収納コンパートメント、シル押し出し、ドアシールのためのアタッチメントを提供する。
【００４１】
図３は、図１及び図２の様々な構造の材料を特定するためのマッチングテクスチャを含む。例えば、３０２は３Ｄ金属プリント、３０４は高強度プラスチック、３０６は低強度、低コストの工具材料、３０８はＣＯＴＳである。
【００４２】
ＣＯＴＳ部品
ＡＭが提供する非設計の特異な製造能力を活用するために、図１から図３に示される複雑な構造を積層造形することができる。高度にカスタマイズされた構造は、ＡＭを使用して作り出せる。上記のように、ＡＭは、商業オフザシェルフ（ＣＯＴＳ）要素の使用などの特定の従来の技術の代替としてではなく、それに加えて使用することができる。したがって、一実施形態において、本プラットフォームは、広範囲の車両を製造することを可能にするために、かなりの数のＣＯＴＳ部品に依存している。
【００４３】
ＡＭは貴重なリソースであり、その使用が優先される。したがって、ＣＯＴＳ部品を利用することは、３Ｄプリンタの優先的な負担を効果的に管理できることを意味する。いくつかの実施形態において、ＡＭ部品の質量及び材料の消費は、設計にＣＯＴＳ部品を含めることによって最小限に抑えることができる。ＣＯＴＳエレメント（ＣＯＴＳ構成要素）は、安価ですぐに利用できる場合もある。ＣＯＴＳエレメントは通常、簡単にアクセスできる仕様の既知のジオメトリーを持っている。したがって、可能な限り、ＣＯＴＳエレメントはＡＭ構造とともに製造プラットフォームに組み込むのに理想的である。
【００４４】
ＣＯＴＳエレメントの使用は、機械や人員がこれらの構造物を社内で生産し、組み立てるために必要となる資本的支出も不要になる。本プラットフォームは、様々なモデルを実行可能かつタイムリーに製造する製造業者の能力に一部基づいている。したがって、ＣＯＴＳ部品を取得すると、同じ部品を社内で構築するために発生する資本的支出が削減され、ＣＯＴＳオプションを一般的に望ましいものとする。一実施形態では、特定のＣＯＴＳ部品を取得及び変更して、カスタム設計を提供することができる。
【００４５】
ＡＭとモジュール性
本プラットフォームに従って車両の特定のセクションを積層造形（付加的に製造）することにより、車両のモジュール式の構築及び組み立てが可能になる場合がある。モジュラー車両は、複数の個別のシステム又はコンポーネントを結合して１つの車両を形成することによって組み立てることができる。従来の車両とは異なり、モジュラー車両はカスタマイズの自由を提供する。複雑な部品やコンソールは、機能的及び美的目的の両方で簡単に取り外すことができ、新しい部品やコンソールは簡単な方法で追加できる。ＡＭ技術は工具を多用しないため、ＡＭを使用して、顧客の要件と需要に対応する様々なカスタマイズされた設計を効率的に製造することにより、モジュラーシステムの開発を容易にすることができる。
【００４６】
ＡＭは、モジュール間のパーティションを規定する複雑で効率的なインターフェースフィーチャーを規定及び構築する能力を有するモジュラープロセスも提供する。これらのフィーチャーには、インデント（indentations）、実矧ぎ（実継ぎ）プロファイル、接着剤、ナット／ボルトなどが含まれる。車両で使用するためのモジュラー設計を実装することのさらなる利点は、修理の容易さである。モジュラー設計は、車両内の事実上すべてのコンポーネントへの簡単なアクセスを確保する。クラッシュが発生した場合は、影響を受けたモジュラーブロックを交換できる。交換するブロックは、組み立て時間を節約するために、他のブロック又は構造と一緒にプリントすることもできる。ブロックは、モジュールの正確な結合と修理を確実にするために、その場でのスキャンと観察（観測）をさらに組み込むことができる。
【００４７】
モジュラー設計アプローチを使用して、ＡＭ車両は、ＣＯＴＳコンポーネントを含む、３Ｄプリント及び非プリントコンポーネントのコレクションとして組み立てられ、コンポーネントを目的の遷移で取り付けるための明確に規定された相互接続手段を介して統合される。車両内の他のコンポーネントを変更することなく、個々のコンポーネントを追加及び削除できる。以下で説明するディフィニションノードを残りの非ディフィニションノードと連携して使用すると、本プラットフォームを使用して構築された車両のモジュール化が可能になる。
【００４８】
さらに、モジュール式の設計と組み立てのアプローチにより、柔軟な製造セルを組み立て用に構成することができる。利点には、組み立て中の備品（器具）への依存度の低下（最終的には完全な排除）、従来の組立ラインと比較した組立セルの設置面積の削減などが含まれる。
【００４９】
車両セクション
一実施形態では、所望の車両プロファイルを特定し、任意選択で基本設計要件をマッピングした後、製造業者は、車両設計をさらにセクションに分解することができる。車両モデルをセクションに分解する理由の１つは、製造業者が非ＣＯＴＳ部品又は機能から、ＣＯＴＳ部品又は機能をデリネート（delineate）できるようにするためである。分解するもう１つの理由は、各セクションの部品が最終的にどのように相互にインターフェース又は相互接続するかを理解することである。この知識があれば、製造業者は、以下で詳しく説明するように、ディフィニションノードを作って組み立てることができる。
【００５０】
一実施形態において、車両セクションの数は、車輪の数と同等であり得るが、そうである必要はなく、他の考慮事項は、より多くの又はより少ない数のセクションがより適切であることを指示する場合がある。四輪車の場合、製造業者は、例えば、４つ、６つのセクションに分解することを選択できます。各セクションは、例えば、サスペンション、ホイール、電気モーター、クラッシュビーム、ピラー、及びシャーシ部材を含む、ＣＯＴＳ部品とインターフェースをとるように構成することができる１つ以上の積層造形部品を含み得る。したがって、本プロセスのこのフェーズでは、製造業者は、セクションに存在する可能性が高い様々なＣＯＴＳ構造、及びこれらの構造がどの部品とどのように相互接続されるかを検討及び特定できる。この予備情報を使用して、製造業者は、関連するセクションでこれらの相互接続のそれぞれに対応するために必要な機能的及び幾何学的構造をさらに特定できる。
【００５１】
さらに、製造業者は、セクションの様々な部分で予想される温度／圧力、予想される荷重に照らして推定される構造的完全性及び耐荷重能力、クラッシュ規制、材料特性、車両設計の弱点と強み、及びその他の要因を含む、他の要因も考慮する必要がある。この情報を伴い、製造業者は、特定された負荷やその他の要件に照らして、セクションに必要なすべての相互接続に対応できる最適な構造、又は下部構造のコレクションを確認できる。この分析から得られた情報は、そのセクションのＡＭノードの組み立てに使用され得る。
【００５２】
ＥＶアーキテクチャ
本プラットフォームには、本書で説明する原則を用いて製造業者の利益のために作り出され得るＩＣＥアーキテクチャが組み込まれているが、ＩＣＥアーキテクチャは車両の容積のかなりの部分を消費する傾向がある。その結果、ＩＣＥ推進システムは歴史的に自動車製造の制約となってきた。対照的に、電気自動車（ＥＶ）推進システムをＡＭ構造と統合すると、資本的支出と自動車製造の複雑さが大幅に軽減される。車両の前部のかなりの部分を占める内燃エンジンやシステム（したがって、車両のスペースの使用方法に実際的な制限がある）とは異なり、電気モーターは、車両の周囲を規定するＡＭノード（下）のすぐ隣に配置できる。
【００５３】
さらに、上記のように、バッテリーパックは、車両のアンダーボディ又はフロアに配置することができる。その結果、車のボンネットエリアは他の用途のために効果的にクリアにされ得る。ＩＣＥエンジン、トランスミッションなどと同様に、ＥＶ推進システム（バッテリー、モーター、配線など）はＣＯＴＳ部材として調達でき、必要に応じてＡＭ構造や他の隣接するＣＯＴＳ部材と簡単に統合できる。これらの場合のＡＭ構造は、これらのＥＶコンポーネントに簡単に対応できる方法で製造できる。例えば、車両への接続に使用される一連の突起など、特定のＥＶ  ＣＯＴＳ部品のジオメトリーとインターフェースに一致させるために、対応するＡＭ構造は、部品を簡単に統合できるよう、突起を受け入れるように完全に位置合わせされた開口部を伴いプリントできる。その結果、ＥＶ推進システムをプラットフォームに組み込むことには大きなメリットがある。したがって、ＥＶ推進システムを使用する実施形態の場合、本プラットフォームは、より多くの使用可能な容積を提供することによって、車両設計において製造業者に大きな柔軟性を与える。さらに、部品の入手と組み立てを迅速に行うことができ、ＣＯＴＳ部品のユビキタス的性質を有するＡＭの利用可能性は、推進システムが車両製造に対する重大な制約である必要がなくなることを意味する。
【００５４】
ディフィニションノード
ディフィニションノードは、作製する車両を規定するため、そのように呼ばれている。一実施形態では、ディフィニションノードの配置は、車両の内部容積要件によって決定され得る。例えば、ディフィニションノードは、大型のセダンやＳＵＶと比較して、小型のハッチバック車において（サイズが小さいため）間隔が狭い場合がある。対照的に、ＳＵＶでは、車両の側面に沿ったノードと反対側のノードの両方で、ノードはさらに遠くにある。ディフィニションノードは、製造業者が車両の内部容積を制御できるように、車両の周囲に沿って配置することができる。本プラットフォームでディフィニションノードを使用すると、内部容積とこの以前の取り組みで発生した資本的支出を決定するための車両部品の高価な工具の必要性が有利に排除される。
【００５５】
上記のように配置が特定されると、ディフィニションノードが積層造形され得、上記の情報と分析を用いて、ＣＯＴＳサスペンションコンポーネント、電気モーター、クラッシュビーム、サイドクラッシュビーム、ピラー、及び、シャーシと内部パッケージの容積を規定するその他のパネル又は構成要素（エレメント）とインターフェースをとるように、ＡＭノードが一意に構成できる。アンダーボディ（図１）はまた、工場で必要な寸法に切断することのできるＣＯＴＳパネルを含み得る。電気自動車に電力を供給するためのバッテリーは、ディフィニションノードとインターフェースをとるように構成された、共通のアンダーボディアーキテクチャにパッケージ化及び配置され得る。複雑な構造を積層造形（付加的に製造）して、ＡＭの非設計特有の製造能力を活用できる。ＣＯＴＳエレメントを利用することで、ＡＭ部品の質量と材料の消費を最小限に抑えることができる。車両の特定のセクションを積層造形（付加的に製造）することで、モジュール式の構築と組み立てが容易になる。
【００５６】
図４は、上記の原理を使用して特定された６つのディフィニションノード（４０１から４０６）を備えた車両の例示的なレイアウトを示している。ディフィニションノードの概念を用いて、車両はセクションに分解できる。したがって、例示的な実施形態として図１を使用すると、製造される車両は、６つのセクション４０１−４０６に分割され得る。ＥＶ推進力の場合、各セクションは、サスペンション、ホイール、電気モーター、クラッシュビーム、ピラー、及びシャーシ部材とインターフェースをとるように構成され得るＡＭ部品を含み得る。上述したように、ＥＶ推進システムをＡＭ構造と統合すると、資本的支出と車両製造の複雑さが大幅に軽減される。述べたように、電気モーターはＡＭノードのすぐ隣に配置できる。ＥＶ推進システム（バッテリー、モーター、配線など）は、ＣＯＴＳ部材として調達でき、ＡＭ構造やその他のＣＯＴＳ構造と統合できる。
【００５７】
図４の実施形態において、四輪車両は６つのディフィニションノードに分解される。このアーキテクチャは、６つのディフィニションノードを使用する図１及び図２の実施形態における車両に類似している。例えば、図１の側面図では、図２に示されるように、Ｂピラーロアノード２１２は、ディフィニションノードである。図１に戻って、ノード１と２と５と６は、それぞれのホイールウェルに隣接している。ノード３と４は、両側のフロントドアとリアドアの間のピラー領域に隣接している。
【００５８】
図４に戻って参照すると、ディフィニションノードの配置は、車両の内部容積要件によって決定することができる。図４の６ノード車両において、ディフィニションノードの間隔は、例えば、より小さなハッチバック車とより大きなスポーツユーティリティビークルとの間のどこかにある可能性が高い。
【００５９】
ディフィニションノード４０１−４０６は、実際には、様々な機能を組み込んだり、同様の機能を異なるセクション間に分散したりすることができます。例示的な実施形態において、ディフィニションノードは、一緒に接続された複数の積層造形（付加的に製造）された下部構造を含む。各下部構造は、特定のインターフェース又は機能専用にされ得る。例えば、ディフィニションノード４０１及び４０２は、他のＣＯＴＳ又はＡＭ部品との間で流体及び回路をルーティングすることができる。ディフィニションノードは、追加の異なる機能を提供する場合がある。例えば、ディフィニションノードは、例えば、６セクション車両が一定期間にわたって持続すると予想される予想荷重に基づいて、強度対重量比を最大化するための格子構造を含み得る。ディフィニションノード４０１−４０６もしくはその一部はまた、それがインターフェースをとるパネルにさらなる支持を提供し、構造的負荷に耐えるように幾何学的に形作られ得る。いくつかの実施形態におけるディフィニションノードは、２つ以上の同時プリントされた下部構造ノードを含み得、各部分構造ノードは、所望の構成に応じて、同じ又は異なるエレメントとインターフェースをとるために使用される。
【００６０】
ディフィニションノード４０１−４０６のいずれも、異なる方法を使用して車両に接続することができる。一実施形態において、３Ｄプリントノードは、アンダーボディパネル又はフロア構造に取り付けられている。ディフィニションノード（例えば、４０１，４０２，４０５，４０６）はまた、フロント及びリアのクラッシュ構造に接続することができる。同じ４つのディフィニションノードを、コントロールアームやストラットなどのサスペンションコンポーネントに結合することも可能である。上記のように、ディフィニションノードは、ディフィニションノードが関連付けられている特定のセクションに存在するＣＯＴＳ部品の多く又はほとんどとインターフェースをとる。
【００６１】
図４の例示から明らかなように、ディフィニションノードが配置されると、車両の内部容積が既知になり、追加の構造の相対位置が明確に規定される。その後、他のすべてのパネル及び部品を、既知のディフィニションノード４０１−４０６を基準にして置くことができる。これらの部品のほとんど又はすべてがディフィニションノードの位置に依存しているため、この要因は車両の初期構造物の段階で特に重要になる可能性がある。したがって、追加の実施形態において、本プラットフォームは、専用の自動化システムを使用して、互いに関連したディフィニションノードの配置を較正及び固定することができる。特定の実施形態において、ロボット又は他の自動化されたコンストラクターをこの目的のために使用することができる。ディフィニションノードがアセンブリフィクスチャに固定され、それらの位置が所定の信頼度内で測定されると、車両の残りの部分はモジュラーブロックの集合として組み立てられる。組み立ては手動で行うことも、一部又は全体を自動化することもできる。
【００６２】
本プラットフォームのいくつかの実施形態は、ディフィニションノードの設計及び配置が最初に実行されることを指示し得るが、ＥＶ推進システムを含む他の実施形態では、バッテリーパックが最初に組み立てられ得る。ただし、一般に、これらディフィニションノードが位置付けされ固定された後、残りのタスクの大部分が適切に配置される傾向があるため、ディフィニションノードの設計と準備が優先される。
【００６３】
ディフィニションノードへの接続に使用されるパネルと構造は、通常、精度を高めるために機械加工する必要がある。本プラットフォームの重要な利点は、機械加工タスクを車両製造業者ではなくＣＯＴＳ供給業者が実行できることである。したがって、製造業者は、これらのタスクに必要な工具に資金を提供するために多額の資本的支出を行う必要がなくなる可能性がある。
【００６４】
ハイブリッド／内燃エンジン（ＩＣＥ）車両を製造するシナリオにおいて、内部容積要件は、ＩＣＥ、トランスミッション、ドライブシャフト、及び、ハイブリッド又はＩＣＥ設計に固有の、又はより顕著である可能性のあるその他のコンポーネントに対応するためのパッケージング容積がファクターになり得る。図５Ａ−Ｃは、特定の車両を収容するために使用されるパッケージング容積に基づいて内部容積要件が異なる可能性がある異なる車両の３つの例を示している。特に、図５Ａは、縦方向の前輪エンジン及び後輪駆動を有するＩＣＥベースの車両を表す。図５Ｂは、横置きエンジン及び前輪駆動を有するハイブリッド車両を表す。図５Ｃは、横置きエンジンを備えたハイブリッド前輪駆動車両を表す。ハイブリッド／ＩＣＥ車両が製造される図５Ａ−Ｃなどのシナリオにおいて、内部容積要件は、ＩＣＥ、トランスミッション、ドライブシャフト、及びその他のコンポーネントを収容するためのパッケージング容積がファクターになり得る。
【００６５】
図５Ａ−Ｃの例示的な例は、プラットフォームアーキテクチャの利点の多く又はほとんどが、ＩＣＥ及びハイブリッド構成にも及ぶことを示している。通常、エンジンを収容するには追加の容積が必要であるが、異なる構成は、他の領域の容積を節約できる。例えば、図３Ａのドライブシャフトは、前輪駆動を採用している場合、取り除くことができる。フロントエンジン、ハイブリッドエンジン、横置きエンジンの間のエンジンサイズも異なる場合がある。ディフィニションノードとＡＭを使用するこれらの車両を構築するためのプラットフォームアーキテクチャのアプリケーションは独特であり、様々な車両の大規模なポートフォリオを作成するための同じ利点の多くを追加する。
【００６６】
ディフィニションノードは、複数の部品に接続するための接続インターフェースを含むことができる。例えば、ディフィニションノード自体が複数のコンポーネントに分解され、相互に接続され得る。ディフィニションノードは、接着剤によって可能になるノードからパネルへの接続フィーチャーを利用して、ダッシュ及びフロアパネルに接続できる。ノードは、ナット、ボルト、ネジ、クランプ、又はより高機能の固定メカニズムを含む機械的留め具を使用して、クラッシュ構造（フロントクラッシュレール）に接続できる。ノードは、接着剤接続、機械的留め具、又は両方の組み合わせを利用して、押し出し（型材）に接続することができる。ディフィニションノードを積層造形（付加的に製造）することで、機械加工を必要としない単一の製造操作、又はプリンントの完了時に最小限の機械加工操作を必要とする、最適化された構造を作り出すためのプラットフォームが可能になる。
【００６７】
図６は、一実施形態による、車両内の隣接するコンポーネントに結合されたディフィニションノード（概して破線又は丸い破線で示される）の斜視断面図を示す。図６は、特に、車両の右前（乗客）断面を示しており、前部内燃エンジンの代わりに前部に貨物領域がある。上記で明らかにしたように、本プラットフォームは、車両の基本ブロック（ディフィニションノード）６３３を特定して積層造形（付加的に製造）する機能を提供する。図６において、小物入れを含むカウル／ＩＰアーマチュアパネル６０４は、ディフィニションノード６３３に直接取り付けられているのを見ることができる。この実施形態において、Ａピラーアッパー６０２は、成形された押し出しアルミニウムでできている。Ａピラーアッパー６０２は、ドア部分の周囲を規定し、ルーフまで延在し、車両の縁に近いディフィニションノード６３３に結合されている。フロアパネル断面６１６は、フロアの全領域又は実質的な領域を規定することができ、例えば、接着剤を用いたノードからパネルへの接続を使用して、直接的な方法でディフィニションノード６３３に接続され得る。この実施形態のフロア及びダッシュパネルは、一般的なＣＯＴＳ部品であるハニカムサンドイッチパネルである。
【００６８】
フロントクラッシュレール６２０は、フロントカーゴタブ６２４と同様に、ディフィニションノード６３３に結合されている。一実施形態において、フロントクラッシュレール６２０は、押し出しされたアルミニウムから構成される。フードシールフランジ６３７は、フロントカーゴタブ６２４の上部に続く垂直フランジである。ストラットタワー６３５は、ディフィニションノード６３３の一部であり、フロントカーゴタブ６２４及びフードシールフランジ６３５とインターフェースをとる。ディフィニションノード６３３は、複合ハニカムサンドイッチパネルであり得るノード材料低減パネル６１８をさらに含む。ダッシュパネル６１４は断面で示され、ハニカムサンドイッチパネルであってもよい。
【００６９】
カウル／ＩＰアーマチュアパネル６０４は、ディフィニションノード６３３の垂直部分とインターフェースをとることができる。また、この実施形態では、ディフィニションノード６３３の不可欠な部分であり、それと同時プリントされるフロントクォーターノード６０６も示されている。隣接するフロントクォーターノード６０６は、ドアシールフランジ６０８である。図面の後方は、押し出しアルミニウムを構成する可能性のあるシル（敷居）６１０である。シルクラッディング６１２はシル６１０に接続されている。一実施形態において、シルクラッディングは、低コストの工具を使用して構築することができる。
【００７０】
図６のディフィニションノード６３３は、本質的に代表的なものであり、開示の範囲を限定することを意図するものではない。例えば、他の実施形態では、ディフィニションノード６３３に接続されているか、そうでなければ関連付けられているこれらのコンポーネントの多くは、ＣＯＴＳ部品として取得することができ、あるいは、それらを３Ｄプリントすることができる。多くの場合、ハニカムサンドイッチパネルは、製造業者の仕様に従って、供給業者の施設で切断及び機械加工され得る。さらに他の実施形態においては、異なる部分をディフィニションノード６３３と同時プリントすることができる。また、機械加工及び他の従来の技術は、シルクラッディング６１２などのコンポーネントの構築において通常はより限定されたものではあるが、依然として役割を果たす可能性がある。一般に、本書に開示されるプラットフォームを使用して、主に３Ｄプリントされたディフィニションノード及びＣＯＴＳ部品に依存する多数の異なる構成及び実施形態が熟考され得る。
【００７１】
つまり、ノードが製造されると、ＣＯＴＳパネル、押し出し、チューブ、及びその他の部品を論理的に接続して、ノードとのインターフェースを形成できる。ノードベースのモジュラー構築方法は、自動車やその他の複雑な輸送構造の強度対重量の測定基準を満たすために最も重要なマルチマテリアル接続を実現する機能を提供する。さらに、ノードを利用して空間にアイソレータを含め、異種材料間の物理的接触を防止することにより、接続されている電気的に不適合な材料間にガルバニック絶縁を提供することができる。
【００７２】
本プラットフォームは、複数の車両を製造するための共通のアーキテクチャを可能にする。本プラットフォームは、ＥＶ／ハイブリッドパワートレインコンポーネント、チューブ、押し出し、パネル、ルーフ構造、及びその他のコンポーネントで組み立てることができる、積層造形（付加的に製造）されたディフィニションノードを含むことができる。さらに、このプラットフォームにより、乗員と貨物の利用可能な内部容積を最大化できる。ディフィニションノードを利用し、ディフィニションノードの配置（場所）を制御することにより、単一のプラットフォームによって可能になる膨大な製品ポートフォリオが可能になる。本プラットフォームでは、上記のように、車両のポートフォリオ全体を製造するためのより小さな設置面積の工場の創設も可能である。このプラットフォームは、アディティブマニュファクチャリング（積層造形）とＣＯＴＳエレメントの融合に依存しており、従来の製造技術の使用が制限される可能性があるため、従来の車両組立ラインで一般的な生産停止の影響を受けにくい、並行して実行するように構成された対象の地理的領域全体に分散型生産ユニットの創設が可能である。
【００７３】
図７は、アンダーボディ構造及び車両サイズなどの要因によって支配される、本書に記載のプラットフォームを使用して構築され得る異なる製品ポートフォリオを示している。図７は、特に、ＡＭディフィニションノードを選択及び位置付けすることによって可能である４つの異なるタイプの車両を示している。図７の車両は、４列３行に配列されている。各列は、１台の車両の３つの異なるビューを表す。列７０８は、中型スポーツユーティリティビークル（ＳＵＶ）を例示している。列７１０は大きなセダンを表す。列７１２は、小型の自律型タクシーを表す。列７１４は大きなＳＵＶを表す。行７０６は、列内のそれぞれの各車両のアンダーボディ（足回り）を示す。同様に、行７０４は、そのような各車両の上面図を示す。行７０２は、各車両の側面図を示す。
【００７４】
示されている４台の車両は、現在のプラットフォームを使用して実装できる、様々な可能な車両構成の非常に小さな表現であることに注意されたい。製造業者は、もはや従来の組立ラインアプローチに内在する制限が原因で単一モデルの生産に制限されることはない。他の実施形態において、大型バン及び複数人用輸送機は、本書に記載のプラットフォームを使用して組み立てることができる。さらに他の実施形態では、ディフィニションノードを位置付けすることに応じて、車両は、非常に広く、非常に狭く、長く、短く、高く、低く、又はこれらのパラメータのいずれか又はすべての間のどこかに作ることができる。
【００７５】
図８は、ステア／ドライブ構成におけるホイールに結合されたディフィニションノードの代表的な例である。スペース２５１０は収納コンパートメントであり、ＥＶエレメントを慎重にパッケージングすることにより貨物のためのスペースの節約を表す。ハニカムサンドイッチパネル２５０８は、受容部材２５１２内に延びることが示されている。ノード２５０６の本体は、片側でフロントフェンダーパネル２５０２に結合されている。ノード２５０６の下部は、この実施形態において、統合された電気駆動装置を備えたマクファーソンストラットサスペンション２５０４に結合されている。電気モーター２５１４は、アンダーボディにコンパクトにパッケージされ、隣接ノード２５０６にパッケージされているのを見ることができる。車両のタイプ、推進のメカニズムなどに応じて、他の実施形態も同様に可能である。
【００７６】
図９は、一実施形態による、異なるタイプの車両を製造するために施設によって使用されるプロセス３１００の例示的な流れ図を示す。ここで使用されているように、施設は工場であり、自己完結型であるか、あるいは建物内の別の場所としての工場である。施設は、ワンルームと同じくらい小さい場合もあれば、複数のステーションを備えた、より大きくより高機能の施設又は倉庫であってもよい。ここで使用される場合、ステーションは、車両又は他の輸送構造が組み立てられる場所である。ステーションには、自動ロボットと１つ以上の３Ｄプリンタが含まれる場合と含まれない場合がある。ステーションは、単に、車両が組み立てられている場所（例えば、車両保持構造又はプラットフォーム）を備えた部屋であり得る。ステーションは、組み立て中の車両を安定させるラック、又は水平セル又は垂直セルを使用する場合と使用しない場合がある。より高度な実施形態において、ステーションは、ロボット又は他の自動化されたコンストラクターによって点検（整備）され得る。ステーションは、１つ以上の３Ｄプリンタを含み得る。あるいは、３Ｄプリンタが別の部屋にある場合もある。ステーションには、カスタム部品を作成したり、部品を機械加工したりするためのＣＯＴＳ部品や設備を保管するエリアがあってもよい。例えば、ステーションは、車両用のアルミニウムピラーを押し出すための押出機を含み得る。他の実施形態において、在庫及び製造設備は別の場所に存在し得る。要するに、施設とステーションは広く解釈されることを意図しており、多数の代替構成が可能である。
【００７７】
施設には中央制御装置が含まれる場合と含まれない場合がある。この施設には、一般に、様々なタイプのコンピュータと制御装置（ここではまとめて処理システムと称する）が含まれ、設計エンジニアやその他のスタッフがコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェア又はその他のソフトウェアで設計作業を実行するように割り当てられる。処理システムは、複数のコンピュータ、サーバ、ワークステーション、及び／又はハンドヘルドデバイスを含み得る場合も含まない場合もあり、それらのいずれか又はすべては、あるタイプのネットワークを介して接続され得る。より高性能の構成では、中央制御装置を使用して、施設での活動を部分的又はその他の方法で自動化することができる。そのような実施形態では、中央制御装置は、ロボット、可動部品のために施設で使用される在庫輸送車両、及び／又は３Ｄプリンタを含む異なるデバイスの動作を指示するように構成され得る。より単純な実施形態において、処理システムは、中央制御装置又はサーバを含まなくてもよく、１つ以上のＰＣ又はワークステーションを含み得る。他の実施形態において、処理システムは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの専用のハードウェアコンポーネントを含む。一般に、ここで使用される処理システムは、本書で説明されるように車両を設計及び構築する目的でコンピュータアルゴリズムを実行する際に使用するためにメモリに結合された１つ以上のプロセッサを指す。処理システムは、３Ｄプリンタに関連する電子機器を含み得る。処理システムは、必須ではないが、１つ以上の汎用コンピュータを含み得る。一実施形態において、処理システムは、その範囲内に、ＣＡＤアルゴリズム及び他の設計ソフトウェアを含む、施設で使用されるソフトウェア及びファームウェアを組み込む。処理システムは、例えば、より高機能の施設において、器具を操作し、組立セルを操作するためのソフトウェアを含み得る。
【００７８】
ここで図９を参照すると、ステップ３１０２において、施設は、製造される車両タイプに部分的に基づいて車両用の複数のディフィニションノードを設計するために、上記のような処理システムを使用する。これらには、ＳＵＶ、セダン、バン、ミニバン、ロードスター、ワゴン、トラック、ピックアップ、オフロード車などが含まれる。これら及びその他のカテゴリー内で、様々なサイズ、形状、モデル、及び構成を指定できる。様々なアクセサリ、オプション、及びパッケージが含まれる場合と含まれない場合がある。航空機は、例えば、本開示のレビューに基づいて当業者に知られているように、例えば、ウィング、テイル及びボディに隣接するような適切な位置にディフィニションノードを単に配置することによって含まれ得る。
【００７９】
ステップ３１０４で、処理システム（又はより正確には、処理システムを介して設計作業を行う個人）は、製造される車両タイプの内部容積要件に基づいて、各ディフィニションノードの相対位置を特定する。ディフィニションノードの相対位置は、カスタム又は既製のソフトウェア又は同様の手法を使用して規定されるため、既存の自動車メーカーが使用する複雑な工具や高価な機械加工操作の必要性を大幅に又は完全に排除できる。
【００８０】
ステップ３１０６で、ディフィニションノードが積層造形（付加的に製造）される。この操作は施設で行うことができる。あるいは、施設は、ＣＡＤファイル又はＳＬＡファイル（又は他の３Ｄプリント仕様）を請負業者、パートナー、又は他のエンティティに提供して、施設に代わって３Ｄプリントを実行する場合がある。一実施形態において、施設は、１つ以上の３Ｄプリンタを含む。ディフィニションノードは正確に３Ｄプリントされ、ＣＯＴＳ部品、押し出し部品、パネル、及びその他のハードウェアへのカスタムインターフェースが含まれている。さらに、３Ｄプリンタをオプションで使用して、車両の非ディフィニションノードやその他のカスタム部品をプリントすることもできる。ＣＯＴＳ部品は通常、ベンダーから安価に入手できるが、特定の状況では、３Ｄプリントされるか、従来の手法を使用して施設で製造される場合がある。
【００８１】
ステップ３１０８で、施設は、押し出しアルミニウム部品（又は他の材料）、サンドイッチパネル、クラッシュ構造、電子配線、電子モーター、バッテリー、エンジン、フードなどの他のカスタム部品を構築又は取得することができる。これらの部品は、カスタム成形、３Ｄプリント、廉価で製作、又はベンダーから購入、され得る。一実施形態において、これらの部品のほとんどはＣＯＴＳ部品であり、そのように取得される。その後、これらは、この機器とインターフェースをとるためにＡＭを介してカスタマイズされたディフィニションノードと非ディフィニションノードを含む、車両の様々な部分とインターフェースをとるよう設計される。パネルは、成形、スタンプ、３Ｄプリント、もしくはそれ以外は供給業者が仕様に合わせて取得及び機械加工、され得る。大抵このステップは、高精度の機械加工の多くが廃止されるか、サードパーティによって実行される。サンドイッチパネルは、社内で作成、あるいは取得され得、車両のアンダーボディやダッシュパネルなどの他の構造を形成するために製造業者のノードとインターフェースをとるようにカットされ得る。これらの例は網羅的ではなく、他の構成も同様に適している場合がある。
【００８２】
ステップ３１１０で、車両は、ディフィニションノードを使用して組み立てられる。独自の車両タイプを製造できる。その後、同じステーションで別の車両を製造することができる。
【００８３】
一実施形態において、製造業者は、一般に異なる地理的地域全体に分散された２つ以上の施設、又はより多くの施設を有し得る。各施設は、上記と同様の技術を使用して車両を設計及び製造するように構成することができる。この手法の利点の1つは、ある施設で予期しない障害（例えば、処理システムのエラー、プリンタの誤動作、作業指示のオーバーフローなど）が発生した場合、理想的には障害のある施設に代わって別の施設に車両の組み立てが委任され得ることである。このプラクティスは、概してそのような障害が発生した場合、組立ラインで修正するか、必要に応じて待つことを除いてあまり頼りにならない主要な車両及び航空機製造業者の単一の組立ラインとは対照的である。
【００８４】
これまでの説明は、当業者が本書に記載の様々な態様を実践できるようにするために提供されている。本開示を通して提示される実施形態への様々な変更は、当技術分野の当業者には容易に明らかであり、本書に開示される概念は、ディフィニションノードを使用する車両のカスタマイズされた組み立てのための他の技術に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本開示全体を通して提示される例示的な実施形態に限定されることを意図するものではなく、文言の特許請求の範囲と一致する全範囲を与えられるべきである。当業者に知られている、又は後に知られるようになる、本開示を通して記載された例示的な実施形態の要素とのすべての構造的及び機能的同等物は、特許請求の範囲に含まれることが意図されている。さらに、本明細書に開示されるものは、そのような開示が特許請求の範囲に明示的に記載されているかどうかにかかわらず、公衆に向けて捧げられることを意図するものではない。クレーム要素は、その要素が「手段」という語句を使用して明示的に記載されている場合、又は方法クレームのケースでは要素が「ステップ」という語句を使用して記載されている場合を除いて、35 U.S.C. §112（f）の規定又は該当する法域における類似の法律の下で解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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