(57)【要約】高精度のインタフェースノードが開示されている。インタフェースノードは、1つ以上の複雑または高度な機構を含む、統合構造を含む。インタフェースノードは、別のコンポーネントまたはリンクノードと接続することができる。インタフェースノードは、大量生産を可能にしつつ、高精度の機能を実現するように製造される。現在の付加製造技術では、高精度の機構を印刷して製造することができるが、一般的に低速で行われる。その結果、一態様では、高精度のインタフェースノードを作成することによって引き起こされる、より遅い生産量の少なくとも一部を克服するために、インタフェースノードのサイズが縮小される。インタフェースノードが接続されているコンポーネントとリンクノードには、基本的な機構のみを有する。したがって、この後者のカテゴリのコンポーネントは、高い印刷速度を使用し、したがって大量の生産を使用する可能性がある。他の実施形態では、これらの低精度コンポーネントは、インタフェースノードの幾何学的柔軟性を欠く、高スループット、または高精度の機械加工された部品を提供することができる鋳造、鍛造等のような、非印刷製造技術を用いて製造することもできる。一実施形態では、インタフェースノードは、リンクノードを介して他のコンポーネントに接続され得る。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用中のＡＭテクノロジーごとに高精度と生産量を達成するために、印刷プロセスを使用して縮小サイズで付加製造（ＡＭ）されるインタフェースノード（ＩＮ）において、
高速生産プロセスを使用して付加製造された低精度のコンポーネントに接続するように構成された少なくとも1つの接続機構を備えた、インタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項２】
前記低精度のコンポーネントは、ＡＭリンクノードを含む、請求項１に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの接続機構は、リンクノードに接続するようにさらに構成される、請求項１に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項４】
前記縮小サイズは、生産量を増加させることである、請求項１に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項５】
構造的特徴、熱的特徴、２以上の材料またはそれらの組み合わせを含む複数材料の特徴、材料特性、または公差要件を含む一連の複雑な特徴の少なくとも１つをさらに含む、請求項１に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項６】
前記コンポーネントは、前記ＩＮの前記少なくとも１つの接続機構に係合するように構成された接続機構を含む、請求項１に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項７】
前記高速生産プロセスは、指向性エネルギ堆積（ＤＥＤ）を含む、請求項１に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項８】
前記接続機構は、リンクノードを介して前記低精度のコンポーネントに結合される、請求項１に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項９】
前記縮小サイズは、前記接続機構以外のＩＮ構造を備える、請求項１に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項１０】
前記ＩＮは、前記低精度のコンポーネントとは異なる材料を含む、請求項１に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの接続機構は、堆積材料とのウェルディング接合を改善するために、表面積を最大化するように構成された加工表面を備える、請求項７に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項１２】
使用中のＡＭテクノロジー毎に高精度と生産量を達成するために、印刷プロセスを使用して縮小サイズで付加製造（ＡＭ）されるインタフェースノード（ＩＮ）において、
鋳造コンポーネントに接続するように構成された少なくとも1つの接続機構と、
幾何学的に複雑な特徴、熱的に複雑な特徴、異なる材料、またはその組成を含む複数材料の複雑な特徴、または複雑な許容要件を含むセットからの少なくとも1つの高精度機構と、
を備えたインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの接続機構は、鋳造物または鍛造されたリンクノードに接続するようにさらに構成される、請求項１２に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの高精度特徴は、複数の高精度特徴を含む、請求項１２に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの接続機構が、前記鋳造コンポーネント上の雌接続機構と係合するための雄接続機構を含む、請求項１２に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの接続機構が、前記鋳造コンポーネント上の雄接続機構と係合するための雌接続機構を含む、請求項１２に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項１７】
前記雄接続特徴が、さねはぎ接続（a tongue-and-groove connection）のための、さね（a tongue）を含む、請求項１５に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項１８】
前記雌接続機構は、さねはぎ接続のための、溝を含む、請求項１６に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの接続機構は、シーラント溝（a sealant groove）をさらに含む、請求項１２に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの接続機構が、接着剤注入ポートまたは真空ポートとして使用するように構成された少なくとも１つの流体ポートを備える、請求項１２に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項２１】
使用中のＡＭテクノロジーごとに高精度と生産量を達成するために、印刷プロセスを使用して縮小サイズで付加製造（ＡＭ）されるインタフェースノード（ＩＮ）において、
鋳造コンポーネントに接続するように構成された少なくとも1つの接続機構と、
接着剤注入口導管と、
とを備えた、インタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項２２】
真空導管をさらに備える、請求項２１に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項２３】
前記ＩＮと前記鋳造コンポーネントとの間に分離機構をさらに含み、前記ＩＮおよび鋳造コンポーネントが異なる金属を含む、請求項２１に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの接続機構は、接続管に接続するようにさらに構成される、請求項２１に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項２５】
少なくとも１つの接続機構は、押出型材またはパネルに接続するようにさらに構成される、請求項２３に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項２６】
使用中のＡＭテクノロジーに従って高精度を実現するために、印刷速度を使用して縮小サイズで付加製造（ＡＭ）されるインタフェースノード（ＩＮ）において、
使用中のＡＭテクノロジーよりも幾何学的柔軟性が低い高速製造プロセスを使用して、高精度で低機構の機械加工されたコンポーネントに接続するように構成された少なくとも1つの接続機構と、
幾何学的に複雑な機構、熱的に複雑な機構、異なる材料、またはその組成を含む複数材料の複雑な機構、または複雑な許容要件を含むセットからの少なくとも1つの高精度機構と、
を備えた、インタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの接続機構は、鋳造コンポーネントに接続するようにさらに構成される、請求項２６に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの接続機構は、リンクノードに接続するようにさらに構成される、請求項２６に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの接続機構は、前記機械加工された構成要素上の雌接続特徴と係合するための雄接続機構を備える、請求項２６に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの接続機構は、前記機械加工された構成要素上の雄接続特徴と係合するための雌接続機構を備える、請求項２６に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項３１】
前記雄接続機構が、さねはぎ接続用の、さねを含む、請求項３２に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項３２】
前記雌接続機構が、さねはぎ接続用の、溝を含む、請求項３０に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの接続機構は、シーラント溝をさらに含む、請求項２４に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの接続機構は、接着剤注入口ポートまたは真空ポートとして使用するように構成された、少なくとも１つの流体ポートを備える、請求項２６に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項３５】
使用中のＡＭテクノロジーに従って高精度を実現するために、印刷速度を使用して縮小サイズで付加製造（ＡＭ）されるインタフェースノード（ＩＮ）において、
使用中のＡＭテクノロジーよりも幾何学的柔軟性が低い高速製造プロセスを使用して、高精度で低機構の機械加工されたコンポーネントに接続するように構成された少なくとも1つの接続機構と、
接着剤の注入口導管と、
を備えたインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項３６】
前記ＩＮと前記機械加工されたコンポーネントとの間に分離機構をさらに備える、請求項３５に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項３７】
前記ＩＮおよび機械構成要素は、異なる金属を含む、請求項３６に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項３８】
前記機械加工されたコンポーネントは、前記機械加工されたコンポーネントが別の部品に接続することを可能にするように構成された少なくとも１つの接続機構を備える、請求項３５に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項３９】
前記別の部品が、接続管、押し出し、別のノード、または別の機械加工構成要素のいずれか１つまたは複数を含む、請求項３８に記載のインタフェースノード（ＩＮ）。
【請求項４０】
部品の製造方法において、
高精度機構を備えたインタフェイスノード（IN）の設計するステップと、
生産量を増やすためにＩＮのサイズを決定するステップと、
高精度を達成するために、使用中のＡＭテクノロジーごとに低い印刷速度を使用して、ＩＮを付加製造（ＡＭ）するステップと、
ＩＮをより高い生産率で製造されたコンポーネントに接続するステップと、
を備えた、部品の製造方法。
【請求項４１】
前記ＩＮを接続するステップは、高い印刷速度および高い生産量を使用するために、前記低精度ノードを付加製造するステップを含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記ＩＮを接続するステップは、
ＩＮに接続機構を追加するステップと、
接続機構を使用してＩＮを鋳造コンポーネントに接続するステップと、
を備えた、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記ＩＮを接続するステップは、
ＩＮに接続機構を追加するステップと、
接続機構を使用して、機械加工されたコンポーネントにＩＮを接続するステップと、
を備えた、請求項４０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１７年１１月１０日に出願された「インタフェースノードを使用した複雑な構造の大量生産のための構造と方法」という発明の名称の米国特許出願第１５／８０９，９１３の優先権を主張し、参照することによりその全体が本願明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
この開示は、一般にトランスポート構造（transport structure）とその他の機械的アセンブリに関し、特に、統合された構造内のコンポーネントを接続するためのインタフェースノードに関する。３次元（３−Ｄ）印刷としても知られる、付加製造（ＡＭ）は、基板上に層状材料を堆積し、操作するためのコンピュータ支援データモデルを用いて、モデルにより定義された機構を有する３−Ｄ構造を製造する。現在のＡＭ技術のすぐれた利点は、正確に定義された特性を有する材料を用いて多角的な幾何学的機構と複雑な構造を生み出すことができることである。例えば、最近の３−Ｄプリンタは、非常に小さな機構サイズと層高さをプリントすることができ、それゆえ、コンポーネントに非常に精細なレベルの詳細を持たせることができる。さらに、ＰＢＦベースの、ＤＥＤおよび他のＡＭ技術におけるレーザおよび電子ベースのエネルギは、偏在（ubiquitous）金属および合金を用いてオブジェクトをプリントすることができる。また、ＡＭは、非設計仕様なので、極めて高い柔軟性が可能である。ＡＭは非設計仕様なので、他の製造プロセスが不可能な幾何学的および設計柔軟性を提供する。単一の成形部品の製造に通常使用される金型とは異なり、ＡＭは無数の形状とサイズのオブジェクトを製造することができる。プリンタサイズ仕様を上回る非常に大きなオブジェクトも、設計段階で分離して、並列に印刷して、結合することができる。ＡＭは、要するに、複雑で多様な機械構造の生産が主力である産業セクターで急速に普及している。
【０００３】
ＡＭの設計者が直面する１つのトレードオフは、一般に、３−Ｄ印刷するコンポーネントで使用するように設計された機構または機能が複雑であるほど、期待される生産量は低いということである。また、生産量は、また、３−Ｄ印刷されたコンポーネントのサイズが増大するにつれ、減少する。これらの実際的な制限は、複雑な形状（geometry）の正確なレンダリングのために遅い印刷速度に依存する場合があり、大きな構造をレンダリングするには、より多くのレイヤーを適用する必要がある、特定のＡＭプロセスに固有である。さらに、他の技術的に依存する特徴は、特定のＡＭ技術のスループットを含む、全体の生産値を決定することに関連している。
【０００４】
ＡＭは、機械加工（machining）、フライス加工（milling）、成形（molding）、鍛造（forging）、鋳造（casting）等のような一般的な製造技術と対比することができる。一例として、鋳造は、構造が、かさばるか、重い場合でも、高スループットで効率的に構造を製造することが可能である。しかしながら、鋳造および他の一般的な技術は、典型的に、より複雑な構造の高スループット製造には、経済的に適していない。これらは、複雑な内部機構、正確な材料特性、厳格な許容要件、および／または、他の複雑な内部建築属性（internal architectural attribute）を有した構造を含む。一般的な製造技術を用いてこれらの種類の正確なコンポーネントを製造することは、極めて高価になり得る。例えば、機械加工技術は、複雑な機構（intricate features）を有する、非常に正確で複雑な幾何学構造を製造することができる。しかしながら、機械加工は、本質的に費用効果が低く、多くの場合、そのような複雑な構造の、あらゆる種類の大量生産に依存するアプリケーションでは、法外に高価である。さらに、プロセスの固有の物理的制約により、いくつかの構造は、機械加工を用いて製造することはできない。一例として、格子構造（lattice structures）が挙げられる。これは、汎用性と軽量性のために、最新の機械化されたテクノロジーで利用されている。従って、他の代替を考察しなければならない。
【０００５】
従って、一方で、複雑な機構を有する、複雑な構造を作る能力とＡＭの利点と、他方で、リードタイム（lead time）を減少し、生産能力を高める、高スループットの製造技術の利点を統合するための技術が必要である。
【発明の概要】
【０００６】
インタフェースモードと、インタフェースモードを用いて構造のいくつかの態様は、ここに開示される。
【０００７】
一態様において、プリントプロセスを用いて、使用中のＡＭ技術当たりの高い精度と生産量を達成するために、低減されたサイズで付加製造（ＡＭ）されたインタフェースノード（ＩＮ）は、高速生産プロセスを用いて付加製造された、より低い精度のコンポーネントに接続するように構成された少なくとも１つの接続機構を含む。
【０００８】
他の態様において、使用しているＡＭ技術あたりの高い精度と生産量を達成するために、印刷プロセスを用いて、低減されたサイズで付加製造（ＡＭ）されたインタフェースノード（ＩＮ）は、鋳造コンポーネントに接続するように構成された、少なくとも１つの接続機構と、幾何学的に複雑な機構、熱的に複雑な機構、異なる材料、またはそれらの組み合わせを含む、複数材料の複雑な機構、または複雑な公差要求を含むセットからの、少なくとも１つの高精度機構を含む。
【０００９】
他の態様において、使用しているＡＭ技術当たりの高い精度と生産量を達成するために、印刷プロセスを用いて、低減されたサイズで付加製造（ＡＭ）されたインタフェースノード（ＩＮ）は、鋳造コンポーネントに接続するように構成された、少なくとも１つの接続機構と、接着剤注入口導管（adhesive inlet channel）を含む。
【００１０】
他の態様において、使用しているＡＭ技術当たりの高精度を達成するために、印刷速度を用いて、低減されたサイズで付加製造（ＡＭ）された、インタフェースノード（ＩＮ）は、使用しているＡＭ技術よりも、低い幾何学的柔軟性を有した高速製造プロセスと、幾何学的に複雑な機構、熱的に複雑な機構、異なる材料または組成からなる、複数材料の複雑な機構、または複雑な公差要求を含むセットからの、少なくとも１つの高精度機構を用いた、高精度、低機構の、機械加工されたコンポーネントに接続するように構成された、少なくとも１つの接続機構を含む。
【００１１】
他の態様において、使用しているＡＭ技術当たりの高精度を達成するための印刷速度を用いて、低減されたサイズで付加製造されたインタフェースノード（ＩＮ）は、使用しているＡＭ技術よりも、低い幾何学的柔軟性を有する、高速製造プロセスを用いた、高精度、低機構の機械加工された、コンポーネントに接続するように構成された、少なくとも１つの接続機構と、接着剤注入口導管を含む。
【００１２】
他の態様において、パーツを製造する方法は、高精度の機構を有するインタフェースノード（ＩＮ）を指定するステップと、製造量を増大させるために、ＩＮのサイズを決定するステップと、使用しているＡＭ技術当たりの、より低い印刷レートを用いてＩＮを付加製造（ＡＭ）して、高い精度を達成するステップと、ＩＮを、より高い製造レートを用いて製造されたコンポーネントに接続するステップとを含む。インタフェースノード（ＩＮ）を、高スループットで製造されたコンポーネントに接続する他の態様は、例示としていくつかの実施形態のみを記載した、以下の詳細な記述から当業者に明らかになるであろう。
【００１３】
当業者に理解されるように、ここに開示した態様と、実施形態と、そのいくつかの詳細は、この発明から逸脱することなく、種々の他の観点において、変更可能である。従って、図面と詳細な記述は、事実上例示であって、限定するものではないとみなされる。インタフェースノード（ＩＮ）を用いた複雑な構造の大量生産のための構造と方法の種々の態様は、添付した図面において、限定としてではなく、例示として、詳細な記述において提示される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、３Ｄプリンタを用いた付加製造プロセスの概念的フロー図である。
【図２Ａ】図２Ａは、異なる動作ステージにおける、例示粉末床溶融（ＰＢＦ）を例示する。
【図２Ｂ】図２Ｂは、異なる動作ステージにおける、例示粉末床溶融（ＰＢＦ）を例示する。
【図２Ｃ】図２Ｃは、異なる動作ステージにおける、例示粉末床溶融（ＰＢＦ）を例示する。
【図２Ｄ】図２Ｄは、異なる動作ステージにおける、例示粉末床溶融（ＰＢＦ）を例示する。
【図３Ａ】図３Ａは、例示指向性エネルギ堆積法（ＤＥＤ）システムを例示する。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ＭＩＧウェルドベース（welding based）ＤＥＤシステムを図示する。
【図４】図４は、相補接続機構を有するインタフェースノード（ＩＮ）と、接続機構を有する一般的に製造されるコンポーネントを含む構造の側面図である。
【図５】図５は、インタフェースノード上に雄接続機構（male connection features）を用いてエンジンブロックを結合するための、インタフェースノードの斜視図である。
【図６Ａ】図６Ａは、シャーシのような構造を形成するための基盤としてそれぞれのスパンコンポーネント（spanning component）に結合するようにアセンブルされた、２つのインタフェースノードに結合された、リンクノード（linking node）の斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、スパンコンポーネントおよびリンクノード（Linking Node）への、それぞれの接続を示す図６Ａの上部インタフェースノードの正面断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、インタフェースノードを介してカーボンファイバチューブに結合され、分離機構を使用して、高スループット製造コンポーネントに結合された、リンクノードの斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａは、エンジンブロックから熱エネルギを放散するように構成された、インタフェースノードに結合された、鋳造ベルハウジング（cast bell housing）の斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、鋳造トランスミッションケースの終端に結合されたインタフェースノードの斜視図である。
【図８】図８は、指向性エネルギ堆積法（ＤＥＤ）を用いたウェルドベースの堆積を受けているインタフェースノードの正面断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、ＤＥＤ堆積のための、平坦な上部領域を有するＡＭインタフェースノードの正面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、設計された表面を有するＡＭインタフェースノードの一部の断面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、代替の設計された表面を有するＡＭインタフェースノードの一部の断面図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、他の代替設計された表面を有するＡＭインタフェースノードの一部の断面図である。
【図９Ｅ】図９Ｅは、さらに他の代替設計された表面を有するＡＭインタフェースノードの一部の断面図である。
【図１０】図１０は、ノードをブリッジするためにそれらの間に成長したＤＥＤ構造を有する２つのインタフェースノードの中間ステージの正面図である。
【図１１】図１１は、張り出したＤＥＤ構造を堆積させるための１対のインタフェースノード、および取り外し可能なベースプレートの正面図である。
【図１２】図１２は、この開示に従って、部品を製造する例示方法のフロー図を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付図面に関連して以下に記載した詳細な記述は、この発明の種々の実施形態の記述を提供することを意図したものであり、この発明を実施できる唯一の実施形態を表すことを意図したものではない。本開示全体で使用される「例示的」という用語は、「例、事例、または例証としての役割を果たす」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、また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、当業者に本発明の範囲を完全に伝える、完全かつ完全な開示を提供することを目的とした、特定の詳細を含む。しかしながら、この発明は、これらの特定の詳細無しに実施可能である。いくつかの例では、本開示全体にわたって提示される様々な概念を不明瞭にしないようにするために、よく知られている構造およびコンポーネントは、ブロック図の形で示されるか、完全に省略される場合がある。
【００１６】
この開示は、一般に、コンポーネントまたはリンクノードに接続するインタフェースノードに向けられている。インタフェースノードには、高精度の機構や複雑な形状があり、チューブ、構造パネル、押し出し、板金、その他の構造部材などのスパン構造への接続の作成など、特定の機能を実行可能である。言い換えると、インタフェースノードは、1つ以上の高精度の機構を組み込んだ構造であり、他のコンポーネントまたはリンクノードに接続して、機能部品の多目的で効率的な配置を形成する。
【００１７】
インタフェースノードアーキテクチャは、インタフェースノードを、他のコンポーネントに結合することを可能にするための、種々の接続機構を使用することができる。コンポーネント接続に加えて、インタフェースノードは、ここではリンクノードと呼ばれる他の一般的に３Ｄ印刷されたノードに接続可能である。インタフェースノードを使用して、構成済みのコンポーネントネットワークとリンクノードをトランスポート構造または他の機械化アセンブリに接続することは、多くの利点を有する。特に、本明細書の態様で開示されたアーキテクチャは、製造コストを削減しながら、高精度部品と低精度部品の両方の生産量を増やすことによって、製造プロセスを合理化することができる。インタフェースノードアーキテクチャも、堅牢でコンパクトで、本質的に信頼性が高いため、全体的な製品品質を向上させることができる。
【００１８】
インタフェースノードは、一般に高精度の構造であり、ここに説明するように、1つまたは複数の、複雑な機構が組み込まれることを意味する。これらの機能は、多くの場合、インタフェースノードにコンパクトに統合されており、多数の物理的特性（physical properties）と特徴（characteristics）によって定義することができる。単一のコンポーネントに統合された構造の、複雑な統合であることが多いインタフェースノードには、複雑な接続機構と、高度な機構能力の両方を含むことができる。これらの機構および能力は、インタフェースノードを、生産スループットを大幅に犠牲にすることなく、より大きな、精度の低いコンポーネントとシームレスに接続することを可能にする。具体的には、２つのコンポーネントから、インタフェースノードのサイズが、他のコンポーネントに比べて低減されるか、あるいは、リンクノードに比べて低減され、インタフェースノードを印刷している間、質量を消費し、材料の消費を削減する。
【００１９】
上記のように、他のコンポーネントまたはリンクノードは、インタフェースノードの接続機構の、より高度なネットワークに接続して、これら３つの構造タイプ間の合理化された接続を形成するように構成された、比較的単純な接続機構も含むことができる。これらのコンポーネントとリンクノードは、より基本的な機構が組み込まれているが、より高い印刷速度で３Ｄ印刷できるという利点を有する。あるいは、これらのコンポーネントとリンクノードは、適切な非３Ｄ印刷製造技術を用いて組み立てることができる。コンポーネントおよびリンクノードを製造するための非３Ｄプリントテクノロジの候補には、高精度の機構を生成できないテクノロジーが含まれる場合がある。有利なことに、これらのコンポーネントおよびリンクノードには、高度な機能が比較的存在しないため、高スループット、低コストの製造技術は、これらの構造を製造するための実行可能な代替手段となることが多い。
【００２０】
一実施形態において、リンクノードは、以下にさらに記載される、指向性エネルギ堆積法（ＤＥＤ）のような高速、低精度プリントプロセスを用いた、３Ｄ印刷された金属から構成される。しかしながら、リンクノードは、そのように限定されず、他の方法で製造することができる。リンクノードは、種々の機構と機能を含むことができるが、インタフェースノードに存在し得る高精度機構に欠ける。
【００２１】
他の実施形態において、インタフェースノードは、代替的に、または付加的に、１つまたは複数のコンポーネントに直接取り付けられる。コンポーネントは、鋳造部品、機械加工部品、これらの技術の組み合わせを使用して作成された部品、または別の従来の非３Ｄプリント技術を使用して作成された部品であり得る。コンポーネントは、より高い生産能力のＡＭ技術を使用して製造することも可能である。インタフェースノードが接続可能なリンクノードは、多くのインスタンスにおいて、他のコンポーネントに接続するための他の機構を含む。いくつかの実施形態では、構造は、３つのカテゴリ（インタフェースノード、リンクノード、コンポーネント）のうちの１つだけに簡潔に分類されない場合がある。むしろ、構造には２つ以上のカテゴリに属する機構が含まれる場合がある。、これらの構造は、重なり合う部分と見なすことができる。
【００２２】
前述のように、インタフェースノードは、鋳造や機械加工されたコンポーネントなどの非３Ｄプリントコンポーネントにも接続することができる。非３Ｄ印刷されたコンポーネントは、それ自体、インタフェースノードに接続するように、および／または、１つまたは複数の専用機能を実行するために接続するように適合された構造と機構を組み込むことができる。インタフェースノード、リンクノード、非３Ｄプリントコンポーネント、および適用可能であれば、重なりあう部分を含む上述した構造の各々は、ノードまたはコンポーネントに関連した接続機構を用いて多種多様な構成で一緒に結合することができる。
【００２３】
インタフェースノードは、単一の、相対的にコンパクトなコンポーネントに統合された特定の機構または機能を含むことができる。インタフェースノード、およびインタフェースノードが接続される、対応する非３Ｄプリントコンポーネントおよびリンクノードは、ここに記載された原理を用いて、有利に容積容量（volume capacities）で生産することができる。従って、例え、インタフェースノードの複雑な機構がＡＭプロセスを低速にする傾向がある場合であっても、インタフェースノードをプリントする際に、より高い製造量を達成することができる。この利点は、最初に、一般的なまたは現在のＡＭ技術を考慮することにより理解される。車両の例では、基本的な機構と形状、および高精度の機構と形状の両方を含む多くの大きくて扱いにくい構造。これらの基本的な機構と形状の両方は、構造の種々の部品にわたって、分散することができる。製造業者は、これらの扱いにくい、かさばる構造を３Ｄプリントするために高精度のＡＭ技術を用いることができる。このアプローチは、複雑な部分も含む、これらの大きな構造の３Ｄプリント時間が一般に長くなるという欠点がある。したがって、生産量が低下する可能性があり、これらの構造を印刷するための材料消費量が増加する。
【００２４】
あるいは、一般的または現在の技術は、高精度のコンポーネントまたは構造を製造するために、機械加工を採用することができる。上記のように、これらの手法は、非常に高いコストを伴う可能性がある。機械加工は、また本質的な欠陥を有する。すなわち、機械加工は、複雑な内部の導管（channel）および格子構造を効率的に製造することができない。多くの場合、これらの構造は、機械加工で製造することは不可能である。
【００２５】
例示実施形態において、ここに記載した、進歩した技術を採用する乗り物製造業者は、乗り物内に含まれる構造（または構造のセット）のデザインを考慮することにより、最初に上記利点を達成することができる。構造には、指定された機能を実行するために、その境界内または境界を越えて分散された、さまざまな幾何学的機構を含めることができる。この構造はまた、大きくてもよく、かなりの量を具現化することができる。この例示的な実施形態の設計部分フェーズでは、構造の高精度機能と接続機構を比較的コンパクトな、インタフェースノード（または他の実施形態では複数のインタフェースノード）に統合し、インタフェースから離れている適切な場所で、サイズを低減することが可能である。その結果、サイズが低減されたインタフェースノードは、ノードの必要な幾何学的および材料の複雑さを達成するために、高精度で低速の印刷プロセスを使用して３Ｄ印刷することができる。以下に記載する粉末床溶融方式は、この高精度印刷を考慮したＡＭ技術の１つのグループであり得る。従って、上述したシナリオとは異なり、高精度ＡＭは、オリジナルの機能を維持する、相対的に小型のコンパクト化された構造に限定される。従って、仮にそうであったとしても、生産量が大幅に低下しない。
【００２６】
この例示的な実施形態では、構造の残りの部分は、その設計がインタフェースノードの構造から分離されており、選択によって、または必要に応じて指示されるように、他の大量で、潜在的に低コストの製造方法を使用して製造することができる。これらの大量方法は、指向性エネルギ堆積、あるいは、鋳造、機械加工などのような３Ｄ印刷の方法を含むことができる。
【００２７】
従って、例として、乗り物の複雑な構造は、他のコンポーネント（例えば、非３Ｄ印刷コンポーネント、または高速で低精度のＡＭ技術を用いて印刷されたコンポーネント）および／またはリンクノードに接続された、１つまたは複数のインタフェースノードの正確なネットワークとして、設計および製造することができる。これらの他のコンポーネントまたはリンクノードは、また、例えば、インタフェースノードに統合されなかった幾何学的機構および機能、または他の目的のために新しく設計された、幾何学的機構および機能を含むことができる。これらの幾何学的機構および機能は、例えば、インタフェースノードの、より複雑な接続機構に接続するように設計された、相対的にシンプルな接続機構（例えば、非ネジ式コネクタ）を含むことができる。一実施形態において、コンポーネントは、鋳造コンポーネントであり得る。さらに、統合ノードの設計で統合されていない、残りのコンポーネントと構造に対して、カスタム接続または優れた負荷特性を実現するために、この段階でリンクノードを設計し、その後３Ｄ印刷することが可能である。
【００２８】
上記の設計の説明は、本質的に例示であることに留意されたい。たとえば、上記の実施形態は、主に単一の構造を論じているが、本明細書で説明する技法は、1つまたは複数の対応するコンポーネント、インタフェースノード、およびリンクノードと共に、セットまたは複数の構造に等しく、十分に適用可能である。アプリケーションに関する設計手法は、コンポーネント（複数の場合もある）、製造目的、および他の要因に応じて変更可能である。
【００２９】
また、設計プロセスのこの段階において、インタフェースノードの代替として、またはインタフェースノードに加えて、１つまたは複数のリンクノードは、（ＤＥＤのような）適当な技術を用いて製造することができる。リンクノードは、その主要な目的が、１つまたは複数のインタフェースノードを、上述した、より多量の後続ＡＭ印刷または非３Ｄ印刷コンポーネントのような、１つまたは複数の他のコンポーネントと接続することにある、ノードまたはジョイント部材である。リンクノードの主要な機能は、インタフェースノード（複数の場合もある）をコンポーネント（複数の場合もある）に接続することであるが、リンクノードはまた、他の機能を実行するための基本的機構を含むことができる。例えば、リンクノードは、インタフェースノード（複数の場合もある）が、リンクノードを介して、高速印刷および非３Ｄ印刷コンポーネントを含む、他のコンポーネントと容易に接続することを可能にすることができる、基本的な接続機構を有することができる。しかしながら、リンクノードは、インタフェースノードに具現化された、高精度、高性能コンポーネント（複数の場合もある）を欠いている。しかしながら、その違いは、一般的に、リンクノードが、高速および潜在的に低コスト方法を用いて製造することを可能にする。
【００３０】
要するに、インタフェースノード（複数の場合もある）は、高精度、低速印刷プロセスを用いて、低減されたサイズで製造することができる。低精度でより柔軟性のある印刷方法、または非３Ｄ印刷方法は、その固有の機構がこれらの方法を可能にする設計のコンポーネントに対して採用することができる。インターネットノードの機能と構造的複雑さは、一般に低速印刷プロセスを必要とするけれども、上述したパーツの分離は、印刷される部分のサイズが、実質的に制限されることを意味する。
【００３１】
簡単な例として、インタフェースノードは、高精度、高度の機構、低速印刷ＡＭソリューションを用いて製造することができる。インタフェースノードは、リンクノードにウェルディング（weld）するための突出球状面（protruding circular surface）のような接続機構を含むことができる。リンクノードは、たとえば、高速で低コストの製造プロセスを使用して製造することができる。この製造プロセスは、インタフェースノードに関連する、すべての機構能力と精度に適応させることはできないが、（高速ＡＭや従来の非３Ｄ方法のような）大量生産が可能である。非３Ｄ印刷（または高速印刷）コンポーネントは、設計プロセスの期間に、インタフェースノードの機構が抽出されたオリジナル構造（複数の場合もある）の一部を含むことができる。コンポーネントは、また、（いくつか例を挙げると、トランスミッション収納部、内部パネル、エンジンブロックのような）乗り物内の他の部品も含むことができる。コンポーネントは、その後、必要に応じて再設計することができ、さらに、リンクノードを介して、または直接インタフェースノードに接続するように、さらに設計することができる。このベーシックデザインフレームワークから、乗り物全体または他のトランスポート構造は、すべてが、リンクノードまたはコンポーネントを介して相互接続された、インタフェースノードの精度ネットワークとして構築することができる。
【００３２】
設計フェーズは、多目的であり、上記例とは異なる多数のアプローチを含むことができることに留意する必要がある。例えば、インタフェースノードとリンクノードは、他のコンポーネントから派生される必要はない。他の実施形態において、インタフェースノードは、１つまたは複数の高精度の機構を選択し、それらを適切な方法でコンパクトな部品に組み込むことにより、設計フェーズに独立して派生することができる。例えば、インタフェースノード（および必要であれば、リンクノード）は、図６Ａ乃至６Ｃを参照して以下に説明するような、カーボンチューブにより接続された、インタフェースノードのネットワークを形成することによるような、多種多様な方法で、乗り物のセクション、または部分を形成するために使用することができる。
【００３３】
前述の例から明らかなように、機構が豊富なインタフェースノードの設計と使用に基づいて得られる利点は、数多くある。一実施形態において、設計は、その機構または材料特性が、高精度、低速印刷ＡＭを必要とする構造の機構を識別することを含む。精度の機構がそのように識別されると、それらは、相対的に小容量に統合することができ、設計の残りの典型的に、よりボリュームのある部分は、分離される。これらの残りのボリュームのある部分を識別すると、それらを必要に応じて（任意の固有の機能または物理的制約に従って）再形成または再構築し、トランスポート構造に理想的に適合させると同時に、熱特性、材料特性（与えられたアプリケーションの材料の特性、または異なる材料の効果のような）または他の考慮事項に対処することができる。その結果、それらは、コンポーネントの形態で、高速かつ安価な方法であって、必要であれば、または所望であれば、リンクノードを用いて製造することができる。
【００３４】
より複雑な構造、または機能的機構を必要とするインタフェースモードは、これらの一般的に高精度の構造のレンダリングを、成功可能にするのに十分な低速度に、印刷速度が低減された、ある適切なＡＭ技術を用いて印刷することができる。これらの構造の物理的サイズは、ボリューム生産速度を最大にしながら、それらの機能的または構造的整合性を可能にするのに十分低速度に、印刷速度が低減された、ある適切なＡＭ技術を用いて印刷することができる。一実施形態において、構造は、インタフェースノードのインタフェース（複数の場合もある）に隣接していないエリアのみが低減される。従って、インタフェース部分における接続機構は、それらの規則サイズを維持する。したがって、より複雑な機能を組み込んだ統合された後続は、３Ｄレンダリング速度を低速にする可能性があるけれども、印刷される構造のサイズも同時に低減されるので、生産量の潜在的損失を修復的に増大させることができる。したがって、生産速度の全体的な犠牲は、最小限に抑えられない場合は、無視できるほど小さくすることができる。
【００３５】
材料特性
インタフェースノードは、それらが接続するコンポーネント、またはリンクノードと異なる材料特性を有することができる。より高いスループット技術では得られない、ある材料特性を必要とする、インタフェースノードの生産においては、より低速の印刷を使用することができる。例えば、インタフェースノードは、リンクノードよりも、より高い降伏力（yield strength）を必要とするかもしれない。この場合、リンクノードは、鋳造を介して、または高速ＡＭプロセスを介して製造することができるが、インタフェースノードは、上述したように、すぐれた材料特性を必要とするので、これらの方法では、製造することができない。インタフェースノードの製造プロセスに影響を与える可能性のある材料特性要件の、他の例としては、熱伝導率の向上、極限強度の向上、伸び（elongation）の向上などがある。
【００３６】
これらのインタフェースノードを組み込んだ、統合された構造は、ビークル（vehicle）、バス、列車、航空機、宇宙船、衛星、オートバイ、船、ボート、公的輸送構造、等に特定の利点を提供することができるけれども、この開示は、それに限定されず、インタフェースノードと、対応する構造は、トランスポート構造がサブセットのみを構成する、多種多様なアセンブリに適用することができる。当業者は、ＡＭおよびそれに付随する利益が多くの多様な産業に徐々に拡大していることを理解するであろう。ＡＭ技術は、これらの産業における新技術の開発において、最新技術を進歩させる可能性を有する。
【００３７】
製造プロセス
産業に応じて、製造される構造のタイプ、および潜在的に他の要因、あるタイプの製造プロセスは、好適であるか、または望ましい。これらには、付加製造（additive manufacturing）と従来の減法製造（subtractive manufacturing）技術の両方が含まれる。種々の技術および技術のカテゴリが、ここでは参照されるけれども、この開示は、これらのプロセスに限定されるものではなく、当業者は、種々の他の製造方法が可能であることを理解するであろう。一般に、この開示で述べた構造のタイプ−インタフェースノード、コンポーネント、およびリンクノードに適応させるために、それらは、種々のクラスのプロセスを用いて製造することができる。いくつかの包括的例は、以下を含む。高精度、低スループット付加製造−これらのタイプの製造プロセスは、高度な機構、複雑な幾何学的構造、および多面的な機能能力を備えた部品を印刷することができる点において、高精度である、ＡＭ技術を含むことができる。ＡＭでは、３Ｄプリンタがそのような詳細をレンダリングするため、特に低い機構サイズと、小さな層の高さが含まれる場合、処理に時間がかかるため、スループットは一般に低くなる。さらに、これらの技術が提供できる高精度の機構の種類について、種々の制限があり得る。高い精度、高度の機構、低いスループットの付加製造−このカテゴリの製造技術は、それらが、高度の機構、複雑な幾何学的構造、および多面的な機能能力を備えた部品をレンダリングできるという点で高精度である、粉末床溶融結合３Ｄ印刷技術を含むことができる。このカテゴリは、また、高度の機構能力を含むことができ、それは、他のプロセスに比べて、これらのプロセスを用いて製造することができる構造のタイプに、相対的にほとんど制限が無いことを意味する。数種類の高精度機構だけでなく、多種多様な高精度機構も、これらの技術の能力の範囲内である場合がある。ＡＭでは、３Ｄプリンタがこのような詳細をレンダリングするため、特に低度の機構サイズと小さな層の高さが含まれる場合、プロセスに時間がかかるため、この手法は一般的にスループットが低くなる。このカテゴリは、以下に記載する２つの例示的な、広範囲に使用される非３Ｄ印刷製造技術と対称的である。鋳造−上述したものとは異なり、鋳造は、一般的に、低い機構能力を備えた、より低い精度技術として分類される非ＡＭ技術である。鋳造は、他の利点を含むことができる。精度のレベルおよび制限された機構タイプの両方における一般的な制限は、あるアプリケーションに関して鋳造を不適切にさせる場合がある。しかしながら、鋳造は、上記の低スループット技術とは対照的に、高スループットを使用して基本的な機構を備えた大きな構造を生産することが可能であり得る。さらに、鋳造は、費用対効果を高くすることができ、特に、相対的に基本的な機構を有する、大きな構造の場合にはそうである。さまざまな構造的変化を受けると予想される構造に関しては、新しい構造毎に新しい鋳造が必要であり、コストをつり上げ、全体のプロセスに、より時間がかかるという点において、良い候補ではない。鋳造と対照的に、機械加工技術は、非常に高精度の構造を作るのに使用することができるが、機械加工は、一般的に、より設計に依存したプロセ���により、製造することができる、ある種の機構を製造する能力を本質的に欠いているという点で、低い機構プロセスである。機械加工は、複雑な内部の導管、または格子構造を効率的に製造することはできない。多くの場合、これらの構造は、機械加工で作成することは不可能である。また、機械加工は、非常に高価である。高スループット印刷−ある付加製造技術は、高いスループットを用いて実行することができる。一例は、指向性エネルギ堆積（ＤＥＤ）を含み、これは、プロセスを低速にするための粉末床を必要としない。ＤＥＤは、また設計に依存し、多くの機構を製造することができる。しかしながら、ＤＥＤは、一般に精度が低く、それゆえ、（リンクモードのような）基本的機構を備えた金属構造を作るのに最適であり得る。
【００３８】
多くの他の技術も利用でき、これらの技術のあるクラスは、ここに開示される。各々が、この開示の範囲内に入る構造を作るための候補である。しかしながら、ここには特に開示しない他の製造技術も可能である。例えば、鍛造（forging）を用いてコンポーネントを製造することができる。
【００３９】
製造技術の設計者の選択における重要な態様は、プロセスが提供することができる、要求された材料特性である。例えば、インタフェースノードは、設計された機能を成功裏に実行するために、これらのコンポーネント、またはリンクノードに対して実質的に異なる材料特性を持たせることができる。例えば、あるインタフェースノードは、熱エネルギを放散するように使用することができる。したがって、インタフェースノードの材料特性は、例えば、リンクノードまたは、原理的機能が他のコンポーネントに接続すること、または負荷を伝達することであるコンポーネントとは、大きく異なり得る。従って、製造技術を選択する際に、材料特性は、一般的に考慮されなければならない。
【００４０】
この開示の態様において、リンクノードは、インタフェースノードを、他のコンポーネントに接続するために使用することができる。例えば、インタフェースノードは、印刷することができ、リンクノードに接続することができる。一実施形態において、リンクノードは、ＤＥＤを用いて、または他の一般的に高いスループット技術を用いて構築することができる。リンクノードは、例えば、必要なサイズのインタフェースに包含され、確実に固定されるように動作可能な材料のブロックを含むことができる。従って、リンクノードを用いて、インタフェースノードは、多くの異なるタイプのコンポーネントに結合することができる。
【００４１】
上述した低精度コンポーネントは、物理的および幾何学的機能と機構を含むことができ、典型的に行うことができる。この開示の一態様において、高精度機構は、１つ以上の他の構造とインタフェースするために、次の材料堆積の面、または他のコネクタのような接続機構を含むことができる、分離された、管理可能なサイズのコンポーネント（インタフェースノード）に統合される。一実施形態において、１つまたは複数の他の構造は、鋳造、機械加工、または他の技術を用いた複雑でない、相対的に低コストの構造に従う、または、一般的に、簡単な再設計に従う、低い精度機能および／または構造的機構を含む大きな部品であり得る。
【００４２】
輸送構造の製造業者が直面する一般的な課題の一例として、一般に、（輸送のような）トランスポート構造の多くの必須のコンポーネントは、所定の態様で成形され、複雑で、固有の機構、機能および形状のネットワークを含む。乗り物に関する大きく、複雑な構造を設計し、組み立てを課せられた仮想的製造業は、鋳造技術を用いて、詳細な内部形状を有した構造を製造しようと試みるかもしれない。構造のサイズと多数の精密機構により、製造業者は多額の金銭（構造の精巧さとサイズに応じて増加する可能性が高い金額）を投資して、鋳造用の金型を製造する可能性がある。この設計プロセスは、典型的に、他のタスクの中で、金型を作るために材料を調達し、金型設計を評価し、設計チームからのフィードバックを組み込み、最終的な金型が構造を作ることができるまでフィードバックに基づいて、金型設計を精緻化するためのマンパワーを含む。構造のタイプとその複雑さのレベル、材料の要件、公差、形状などに応じて、製造業者は、鋳造と組み合わせて使用する場合や、使用する他の製造技術を特定および定義する必要がある場合があること、または任意の内部機構を含む、構造のすべての機構を正常に完了できるようにするために、プロセスのある時点で使用する必要がある場合があることに留意する必要がある。機械加工又はフライス加工が必要になるかもしれない。これらのイベントにおいて、製造プロセスは、かなりの製造設計および準備時間を必然的に伴い、構造は、最終プロダクトが準備できるまで、異なる製造技術を用いて、多数の組み立てステップを通過させる必要があるかもしれない。すなわち、プロジェクトは、成功する可能性があるが、その構造は、大量生産能力で、高スループットを使用して生産することはできないであろう。これは、明瞭な欠点である。
【００４３】
製造業者は、その後、さらなる課題に直面する。１つの潜在的に重要な問題は、その構造は、どこで設計変更を必要とするかである。変更の複雑さに応じて、これは、少なくとも金型の変更を必然的に伴い、再設計に適合させるために、さらなる支出とリソースを生じる。変更箇所のような要因に応じて、例えば、相対的に簡単な変更（例えば、壁を５ｍｍだけ広げる）であっても、再設計は依然として複雑になり得る。
【００４４】
それゆえ、製造業者は、成功裏に複雑なプロダクトを組み立てることができるが、時間、お金、およびその後に、構造に必要とされる任意の変更が、複雑でお金のかかる金型の再設計を伴う可能性があるという点において、かなりの柔軟性を犠牲にすることになる。要するに、この例から明らかなように、典型的な製造技術を用いた、複雑な構造の構築は、設計を進化させる場合、あるいは、エラーを訂正する場合に、潜在的な柔軟性の欠落と共に、かなりの支出を生じる低スループットであり得る。
【００４５】
上述した手続の潜在的な欠点を認識して、製造業者は、その代わりに、構造全体をレンダリングするのに、ＡＭの使用を試みることができる。有利なことに、鋳造方法と異なり、ＡＭは、特定の設計ではなく、あるＡＭ技術は、高度に複雑なカスタム形状を有する構造を、柔軟性をもって製造することができる。しかしながら、この解法は最適ではない。構造が大きな上述した例では、構造を構築するのに必要な対応する材料の塊（chunk）は、かさばりすぎて必要とされる、特定のＡＭ技術のチャンバを組み立てるのに適していない可能性がある。組み立てられたチャンバにフィットする（サイズがコンスタントに増加する）場合、その構造のレンダリングは、しかしながら、選択した多くのＡＭ技術において、時間がかかり、大量に実行することができない。この期間、３Ｄプリンタは、他のタスクのために使用することができない。
【００４６】
したがって、この開示の一態様において、上述の問題は、高精度の機構、すなわち、その構造の複雑な機構と属性は、管理可能なサイズのインタフェースノードに統合されるように、アーキテクチャを構築することである。インタフェースノードは、粉末床溶融方式または非常に高精度の印刷が可能な、他の技術を用いて製造することができる。必須的に、ＡＭインタフェースノードは、複雑な構造の種々のサブコンポーネントの形状を、１つの機能ユニットに集合させることができる。一実施形態において、主要な複雑性および機能性のすべてが、その１つのユニットに組み込まれる。反対に、簡単な形状と機能を含む、構造の残りの大部分は、一般的な技術または、高容量のＡＭプロセスを用いて大量に製造することができる。インタフェースノードは、その結果、鋳造構造のようなバルク構造に、直接または接続機構を用いて、または、ここに記載するようなリンクノードを介して結合することができる。本開示のこの態様は、本明細書の様々な実施形態を通して説明される他の利点の中でも、インタフェースノード、または構造のより大きな対応物であるかどうかにかかわらず、設計変更が容易に適応され得るという点で、大きな柔軟性を提供する。これは、両方の部品が、より低いコストで別個に、かつ大量に製造することができると共に、ＡＭプロセスの設計に依存しない性質のためである。、さらに、インタフェースノードは、複数の部品に取り付けることができ、他のコンポーネントの機能を組み込むことができる。このようにして、設計の柔軟性は、極めて強化される。
【００４７】
開示したこの態様の設計フェーズは、設計者に、関連する機能（およびその構造的部分）をインタフェースノードに統合するか、あるいは伝統的に製造したコンポーネントに統合するかの選択を提供する。一例示実施形態において、選択は、（ｉ）製造プロセス全体の最大スループット、（ｉｉ）インタフェースノードおよび伝統的に製造したパーツを製造するように選択された、製造プロセスの相対的な技術能力、（ｉｉｉ）それぞれのコンポーネントにおける問題となっている構造部分を製造することに関連した、相対的コスト、および（ｉｖ）インタフェースノードと、伝統的に作られたコンポーネントが含まれる全体のシステム設計、容易性または困難性、再設計の可能性などのような他の考察の最適化に基づく。
【００４８】
付加製造（３Ｄプリンティング）
多種多様の異なるＡＭ技術が、種々のタイプの材料からなる３Ｄプリントコンポーネントに使用されている。多数の利用可能な技術が存在または開発されている。例えば、指向性エネルギ堆積法（ＤＥＤ）ＡＭシステムは、レーザ、電子ビーム、または金属を溶融するための他のエネルギ源から供給される、指向性エネルギを使用する。これらのシステムは、粉末およびワイヤ供給（wire feeds）の両方を利用する。堆積の間フィード機構から所定材料のワイヤが繰り出される（eject）ワイヤ供給システムは、有利なことに、他の優れたＡＭ技術よりも高い堆積レートを有する。シングルパスジェッティング（Single Pass Jetting）は、２つの粉末散布機（spreader）と単一のプリントユニットを結合して、金属粉末を散布し、明らかに無駄な動きをすることなく、単一のパスに構造をプリントする。別のイラストとして、電子ビーム付加製造プロセスは、電子ビームを用いて、真空チャンバ内でワイヤフィードストック（wire feedstock）または粉末床上の焼結（sintering）を介して金属を堆積する。原子拡散接合（ＡＤＡＭ）は、さらに他の最近開発された技術であり、プラスチックバインダーを用いて、層毎に、コンポーネントがプリントされる。プリントした後、プラスチックバインダーは除去され、全体部分が所望の金属に一度焼結される。
【００４９】
図１は、３Ｄプリンティングの例示プロセスを図示するフロー図１００である。プリントされる３Ｄオブジェクトのデータモデルが、レンダリングされる（ステップ１１０）。データモデルは、３Ｄオブジェクトの仮想設計である。従って、データモデルは、３Ｄモデルの幾何学的および構造的機構、並びに、材料組成を反映させることができる。データモデルは、ＣＡＥ−ベース最適化、３Ｄモデリング、写真測量ソフトウェア、およびカメラーイメージングを含む種々の方法を用いて作製することができる。ＣＡＥベースの最適化は、例えば、クラウドベース最適化、疲労解析、線形または非線形有限要素解析（ＦＥＡ）、及び耐久性解析を含むことができる。
【００５０】
３Ｄモデリングソフトウエアは、同様に、多数の商業的に利用可能な、３Ｄモデリングソフトウェアアプリケーションの１つを含むことができる。データモデルは、適切なコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）パッケージを用いて、例えば、ＳＴＬフォーマットで、レンダリングすることができる。ＳＴＬは、商業的に利用可能なＳＴＬベースＣＡＤソフトウェアに関連したファイルフォーマットの一例である。ＣＡＤプログラムは、３Ｄオブジェクトのデータモデルを、ＳＴＬファイルとして作るのに使用することができる。その後すぐに、ＳＴＬファイルは、ファイル内のエラーが識別され、解決されるプロセスを経る（undergo）ことができる。
【００５１】
エラーの解決に続いて、データモデルは、せん断（sheer）として知られるソフトウェアアプリケーションにより「スライス」することができ、それにより、オブジェクトを３Ｄプリントするための命令のセットを生成する。この命令は、利用される特定の３Ｄプリント技術と互換性があり、関連している。多くのせん断プログラムが商業的に利用可能である。一般には、せん断プログラムは、これらの連続する個々の層を３Ｄプリントして、実際の３Ｄプリントされたデータモデルの表示を出力するための、プリンタ固有の命令を含むファイルと共に、データモデルを、プリントされるオブジェクトの薄いスライス（例えば、１００ミクロンの厚み）を表す一連の個々の層に変換する。
【００５２】
３Ｄプリンタおよび関連するプリント命令に関連した層は、平面である必要はなく、また、厚みが同じである必要もない。例えば、３Ｄプリント機器および特定の製造オブジェクト等の技術的複雑さのようなファクタに依存する、いくつかの実施形態において、３Ｄプリント構造の層は、非平面であり得、および／または個々の厚みに関して１つまたは複数のインスタンスで変化することができる。例えば、いくつかの実施形態において、造形（build）ピースは、ＰＢＦを用いて付加的に製造され、その後に、ＤＭＤを適用することができ、非平面層構造、および／または異なる厚みを有する層を用いて造形ピースの領域を変更することができる。
【００５３】
データモデルを層にスライスするために使用される、ファイルの共通タイプは、Ｇコードファイルであり、それは、オブジェクトを３Ｄプリントするための命令を含む、数値制御プログラミング言語である。命令を構成するＧコードファイル、または他のファイルは、３Ｄプリンタにアップロードされる。これらの命令を含むファイルは、典型的に特定の３Ｄプリントプロセスで動作可能に構成されているので、命令ファイルの多くのフォーマットは、使用される３Ｄプリント技術に依存して可能であることが理解されるであろう。
【００５４】
異なるＡＭプロセスは、異なる機構を含むことができる。下記表１に示すものは、あるＡＭ技術とそれらの種々の能力の一例である。
【表１】
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【００５５】
プリント速度／スループット列の単位は、業界で使用されているものに基づいて異なる。例えば、プラスチックプリントは、ｃｍ／ｈｒを使用する。ＰＢＦシステムは、ｖｏｌ．/ｈｒを使用し、以下、同様である。さらに、プリントスピード／スループットは、実質的にＡＭに関する技術の発展に伴って上昇するであろう。
【００５６】
どんなオブジェクトをどのようにレンダリングするかを指示するプリント命令に加えて、オブジェクトをレンダリングするのに、３Ｄプリンタを使用するのに必要な、適切な物理的材料は、いくつかの一般的な、かつしばしばプリンタ固有の方法のいずれかを用いて、３Ｄプリンタにロードされる（ステップ１４０）。例えば、ＤＭＤ技術において、１つまたは複数の金属粉末は、そのような金属、または金属合金で構造物を積層するために選択することができる。選択的レーザ溶融法（ＳＬＭ）、選択的レーザ焼結法（ＳＬＳ）、および他のＰＢＦベースＡＭ方法（下記参照）においては、材料は、粉末を造形プラットフォームに供給するチャンバに粉末として装填することができる。３Ｄプリンタに応じて、プリント材料を装填するための他の技術を使用することができる。
【００５７】
３Ｄオブジェクトのそれぞれのデータスライスは、次に材料（複数の場合もある）を用いて、与えられた命令に基づいて、プリントされる。レーザ焼結を使用する３Ｄプリンタでは、レーザがパウダーベッドをスキャンし、構造が必要な場所でパウダを一緒に溶融し、スライスされたデータが何も印刷されないことを示す領域のスキャンを回避する。このプロセスは、所望の構造が形成されるまで、数千回反復することができ、その後、プリントされたパーツがファブリケータ（fabricator）から取り除かれる。上述したように、材料押出ＡＭプロセスにおいては、パーツは、モデルとサポート材料の連続する層を、サブストレートに適用することによりプリントされる。一般には、任意の適切な３Ｄプリント技術を、この開示のために採用することができる。
【００５８】
他のＡＭ技術は、粉末床溶融結合（「ＰＢＦ］）を含む。ＤＭＤのように、ＰＢＦは、層毎に「造形ピース」を作る。各層または「スライス」は、粉末の層を堆積し、粉末の部分をエネルギビームに曝すことにより形成される。エネルギビームは、層内の造形ピースの断面に一致する、粉末層のエリアを溶融するために印加される。溶融された粉末は、冷えて融合し、造形ピースのスライスを形成する。プロセスは、造形ピースの次のスライスを形成するために反復することができ、以下同様である。各層は、前の層の上に堆積される。結果として生じる構造は、ゼロからスライス毎に組み立てられた造形ピースである。
【００５９】
図２Ａ−Ｄは、異なる動作ステージの期間の例示ＰＢＦシステム２００のそれぞれの側面図を図示する。上述したように、図２Ａ乃至２Ｄに図示された特定の実施形態は、この開示の原理を採用するＰＢＦシステムの多くの適切な例の１つである。図２Ａ乃至２Ｄと、この開示の他の特徴は、必ずしも、縮尺通りではなく、ここに記載した概念のより良い図示のために、より大きく、またはより小さく描画可能であることに留意する必要がある。ＰＢＦシステム２００は、金属粉末の各層を堆積することができる堆積器２０１と、エネルギビームを発生することができるエネルギビームソース２０３と、粉末を溶融するためにエネルギビームを印加することができる偏向器２０５と、造形ピース２０９のような１つまたは複数の造形ピースをサポートすることができる造形プレート２０７を含むことができる。ＰＢＦシステム２００は、また、粉末床容器（powder bed receptacle）内に位置する造形床２１１を含むことができる。粉末床容器２１２の壁は、一般に、粉末床容器の境界を定義し、側面からの壁２１２の間に挟まれ、造形床２１１の一部と下部で隣接している。造形床２１１は、堆積器２０１が、次の層を堆積することができるように造形プレート２０７を徐々に下げることができる。全体の機構は、他のコンポーネントを含むことができるチャンバ２１３内に常駐することができ、それにより、機器を保護し、大気と温度の調整を可能にし、汚染のリスクを緩和することができる。堆積器２０１は、金属粉末のような粉末２０７を含むホッパ２１５と、堆積された粉末の各層の上部を同じレベルにすることができる、レベラー（leveler）２１９を含むことができる。
【００６０】
特に、図２Ａを参照すると、この図は、造形ピース２０９のスライスが溶融された後であって、粉末の次の層が堆積される前のＰＢＦシステム２００を示す。実際、図２Ａは、ＰＢＦシステム２００が、すでにスライスを複数の層、例えば１５０層に堆積溶融して造形ピース２０９の現在の状態、例えば、１５０スライスを形成した時点を図示している。すでに堆積された複数の層は、粉末床２２１を作っており、これは、堆積されたが、溶融されなかった粉末を含んでいる。
【００６１】
図２Ｂは、造形床２１１が粉末層の厚み２２３によって下がることができるステージにおけるＰＢＦシステム２００を示す。造形床２１１が下がると、造形ピース２０９と粉末床２１１を、粉末層の厚み２２３だけ降下させるので、造形ピースと粉末床２２１の上部は、粉末層の厚みに等しい量だけ、粉末床容器の壁２１２の上部よりも低くなる。このようにして、例えば、粉末層厚み２２３に等しい、一致した厚みを有する空間が、造形ピース２０９と粉末床２２１の上部に作ることができる。
【００６２】
図２Ｃは、堆積器２０１が、造形ピース２０９と粉末床２２１の上表面に作られた空間内に粉末２１７を堆積するように位置し、粉末床容器の壁２１２により境界がつけられている。この例では、堆積器２０１は、ホッパ２１５から粉末２１７を放出しながら、定義された空間上を徐々に移動する。レベラー２１９は、放出された粉末のレベルを同じにして、粉末層の厚み２２３（図２Ｂ参照）と実質的に等しい厚みを有する粉末層２２５を形成することができる。したがって、ＰＢＦシステム内の粉末は、粉末サポート構造によりサポートすることができ、この構造は、例えば、造形プレート２０７、造形床２１１、造形ピース２０９、壁２１２等を含むことができる。粉末層２２５（すなわち、粉末層厚み２２３（図２Ｂ））の図示した厚みは、図２Ａを参照して上述した、従前に堆積した層を含む例２５０に使用された実際の厚みより大きいことに留意する必要がある。
【００６３】
図２Ｄは、粉末層（図２Ｃ）の堆積に続いてエネルギビームソース２０３がエネルギビーム２２７を発生し、造形ピース２０９内の次のスライスを溶融するために、偏向器２０５がエネルギビームを印加するステージにおける、ＰＢＦシステム２００を示す。種々の例示実施形態において、エネルギビームソース２０３は、電子ビームソースであり得、この場合、エネルギビーム２２７は、電子ビームを構成することができる。偏向器２０５は、電子ビームを選択的に偏向させて、溶融するように指定されたエリアにわたって、スキャンさせる電界または磁界を発生することができる。
【００６４】
種々の実施形態において、エネルギビームソース２０３は、レーザであり得、この場合、エネルギビーム２２７は、レーザビームである。偏向器２０５は、反射および／または屈折を用いてレーザビームを操作して、溶融するように選択されたエリアをスキャンする光学システムを含むことができる。種々の実施形態において、偏向器２０５は、エネルギビームソースを回転、および／または変換してエネルギビームを位置決めすることができる１つまたは複数のジンバルおよびアクチュエータを含むことができる。種々の実施形態において、エネルギビームソース２０３、および／または偏向器２０５は、エネルギビームを変調、例えば、偏向器がスキャンするときエネルギビームをオンおよびオフにすることができるので、エネルギビームは、粉末層の適切なエリアのみに印加されることができる。例えば、種々の実施形態において、エネルギビームは、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）により変調することができる。同様に、ＰＢＦプロセスは、リコータブレード（re-coater blade）無しでも実行できることに留意する必要がある。
【００６５】
指向性エネルギ堆積法（ＤＥＤ）
指向性エネルギ堆積法（ＤＥＤ）は、金属および合金から構造を作るために主に使用されるＡＭ技術である。この技術は、３Ｄ構造を作るためと、既存の構造を修復するために用いられる。ＤＥＤは、材料を既存のＡＭコンポーネント上に直接堆積するために使用することができる。ＤＥＤは、粉末堆積器を介して、またはワイヤフィードストック（wire feedstock）を介して材料を堆積する。
【００６６】
図３Ａは、例示指向エネルギ堆積法（ＤＥＤ）システム３００を図示する。この例において、ワイヤフィードストックは、造形ピースのための材料を供給するために使用されるが、その代わりに、粉末堆積器を使用することもできる。ＤＥＤシステム３００は、ワイヤ材料を噴射するためのワイヤフィーダ３０２を含む。ワイヤフィーダ３０２は、いくつかの他のＡＭ技術とは異なり、多軸アームに取り付けることができ、一般的に多軸に沿って移動することができる。造形ピース３１４は、基板３１６上に堆積することができ、基板３１６は、平表面である必要はなく、いくつかの実施形態では、ノードまたは他のコンポーネントの表面領域を構成することができる。
【００６７】
図３Ａは、さらに、電子ビーム銃３０４（または、他の実施形態では、高出力レーザビームソース）を含む。電子ビーム銃３０４は、高出力放射を介してワイヤ材料３０６を溶融する電子ビーム３０８を溶融溜り（molten puddle）３１０に放射する。上述したように、他の実施形態において、異なるエネルギソースは、電子ビーム銃３０４の代わりに使用することができる。中でも注目すべきは、レーザを使用することができることである。しかしながら、電子アークを含む他のエネルギソースもまた可能である。造形ピース３１４は、層３２０内の基板３１６上に造形することができ、基板で開始し、上方向に移動する。ワイヤフィーダ３０２は、多軸アームの結果として必須的に任意の方角から、ターゲット表面にワイヤ材料３０６を発射（project）する。電子ビーム３０８は、堆積された材料を溶融し、溶融溜り３１０を作るために、ターゲット表面上に堆積した直後に、ワイヤ材料３０６に向けて方向づけすることができる。次に溶融溜りは、固まることができる。
【００６８】
造形ピースの所望の形状は、ワイヤフィーダ３０２からのワイヤ材料のフィード速度と、材料３０６が、表面に堆積される角度を制御することにより形成することができる。この例示実施形態において、造形ピース３１４は、材料３０６がワイヤフィーダ３０２から放射されるにつれ、可動プレート３２２によって右から左へ移動される。上述したように、材料３０６の堆積、溶融、および凝固は、造形ピース３１４を形成するために、層単位ベースで実行することができる。
【００６９】
ＤＥＤの利点の1つは、この技術を使用して、他の部品の表面に直接、単一の金属または合金材料のチャンクを含む造形ピースを作成できることである。これらの均一造形ピースは、例えば、乗り物内のインパクト構造のような固体金属パーツが要求される乗り物に、さまざまな用途がある。さらに、一般的な製造技術と異なり、ＤＥＤの利点は、その精度と高い分解能力を含む。堆積ワイヤ３０６の粒状構造は、一般的に、極めて高い精度で制御することができ、このことは、詳細で正確な機構を有する造形ピースを組み立てることを、可能にする。
【００７０】
現在のＤＥＤシステムの構造的組成は、変化することができる。例えば、いくつかのＤＥＤシステムでは、材料堆積器は、構造的にエネルギソースから分離されている。他のＤＥＤシステムでは、材料堆積器とエネルギソースは、同じ装置の一部である。後者のインプリメンテーションの一例は、ＭＩＧ（「金属不活性ガスウェルディング」（metal inert gas welding））ベースのＤＥＤを含む。ＭＩＧウェルディングでは、電気アーク（例えば、ショートアーク（short arc）、スプレーアーク（spray arc）等）を、ワークピース（workpiece）とワイヤ電極との間に確立することができる。アークは、ワイヤがウェルドプールに供給されると、ワイヤを連続的に溶融するＤＣ電流および電圧を供給する。
【００７１】
図３Ｂは、例示ＭＩＧウェルディングベースＤＥＤシステム３３０を図示する。ＭＩＧシステム３３０は、アークを発生するためのウェルディングトーチ（welding torch）３４６、ワイヤ材料３３４を供給するワイヤ材料ソース３４４、およびワイヤ材料をウェルディングポイントに案内する、コンタクトスリーブ（contact sleeve）３３２を含むことができる。ＭＩＧシステム３３０は、ワイヤ材料ソース３４４からのワイヤ材料３３４を、基板３４２または、一般的に任意の適切な金属表面領域を含む他のワークピース面上に、堆積することができる。
【００７２】
ワイヤ材料３３４は、いくつかの構成では、ワイヤ材料ソース３４４内に位置する電動リールにより供給することができる。ワイヤ材料３３４は、コンタクトスリーブ３３２を用いて所望のウェルディングポイントに、案内することができる。ワイヤ材料３３４は、電気アークによる熱の結果として迅速に溶融する。ＭＩＧウェルディングプロセスの間、内部シールドガス３３６は、別個の押出機（図示せず）を介して付加することができる。これは、酸素がウェルドプール３３８を貫通することを防止するので、潜在的に有害な酸化を防止する。完了したウェルディングまたはビード（bead）３４０は、ＭＩＧベースのＤＥＤシステムが、基板３４２の表面に沿って堆積し続け、金属材料の層を結果として生じる。図３Ｂに記載したＭＩＧ  ＤＥＤシステムは、電気アークを使用するけれども、他のエネルギソースは、レーザと電子ビーム等を含む単一のＤＥＤシステム内に統合することができる。
【００７３】
ＡＭインタフェースノードと一般的に製造されたコンポーネント
この開示の一態様において、一般的に製造されたコンポーネントを、ＡＭインタフェースノードと接続するための技術が開示される。インタフェースノード（ここでは、「ノード」とも呼ばれる）は、何よりもまず、異なるタイプのコンポーネント間にインタフェースを提供するために使用することができるノードである。これらの実施形態のために、インタフェースは、インタフェースノードと、一般的に製造されたコンポーネント、またはリンクノードとの間にあり得る。いくつかの実施形態において、インタフェースノードは、各々が他のコンポーネントの相補的なインタフェースとインタフェースすることができる接続機構を含む。
【００７４】
従来の方法で製造されたコンポーネントは、工具設計のリードタイム（lead time）と関連コストを削減するために、比較的単純な形状と機構を持つ場合がある。一例示実施形態では、簡単な形状と機構は、コンポーネントの高スループット製造を容易にする。別の例示的な実施形態では、高スループットで製造されたコンポーネントは、重くてかさばることがあり、トランスポート構造、または他の機械化されたアセンブリのアセンブリ、またはサブアセンブリのかなりの部分を含むことがある。インタフェースノードは、高精度であり得、一般的な手段を用いて製造するにはコスト高であり得る、複雑で精緻な構造的機構を具現化することができることを意味する。これらの機構と属性は、インタフェースノードの接続機構と、他の属性の両方を含むことができる。他の例として、高精度インタフェースノードは、ある熱的環境に耐えるように設計された、特別な材料から作ることができる。高精度のインタフェースノードの複雑な機構は、幾何学的/構造的な性質の場合もあれば、微調整された許容差や材料要件が含まれる場合もある。それらは、また、特定のアプリケーションに望ましい、１つまたは複数の材料からなる、特殊な幾何学的構造を含むこともできる。上述したように、複雑な構造を含む、または、特殊な機能を実行するように構成された高精度コンポーネントは、一般的に低い生産量に関連づけることができる。なぜなら、より低い生産速度は、一般的に細部および複雑な形状を正確にレンダリングするために必要だからである。低度の機構サイズを使用するＡＭテクノロジーは、関係する材料の粒子レベル、またはその近傍で変化するように設計された、微細構造を生成するために特に重要である。
【００７５】
一例示実施形態において、高精度インタフェースノードをプリントするための要件の、結果としての生産量の損失は、インタフェースノードのサイズを低減することにより補償することができる。例えば、トランスポート構造におけるノードは、サイズ（並びに形状）が変化し得るが、それらは一般的に、与えられた機能に応じて、所望のレンジの力、トルクおよび他の物理的値を、出力および受信する、あるレンジの次元スケールを有することができる。一実施形態において、インタフェースノードのサイズは、高精度インタフェースノードをレンダリングするために必要な、より遅いプリント速度によって失われた生産量の少なくとも一部を、増加させるために低減される。特に、インタフェースノードを含む一実施形態において、インタフェースノードを作るのに使用される材料の量は、低減される。インタフェースノードの実際のインタフェースにおける全体のサイズと機能性は、維持されるが、全体の材料消費は、低減される。
【００７６】
一例示実施形態において、インタフェースで必要とされるインタフェースノードの部分は、必要なサイズと機能性でプリントされ、一方、インタフェースにとって必要とされないインタフェースノードの部分は、質量を減らすことができる（reduced in mass）。このように、インタフェースを形成するのに使用される材料の量は、有利に制御することができ、アセンブリ／サブアセンブリは、全体として、より小さな量を有することができる。これは、付加製造されたインタフェースノードを用いることにより可能である。
【００７７】
当業者は、この開示を読むことにより、アプリケーションが異なると、低速および高速プリント、低いおよび高い生産量、低いおよび高い精度、および低減されたサイズ対通常サイズのインタフェースノードのような、異なるレンジのファクタを生じることができることが理解されるであろう。これらのファクタの例は、ここに含まれるけれども、当業者は、この開示を熟読すると、このレンジおよびファクタに含まれるこれらのレンジ、ファクタおよび変化は、例えば、適用可能な産業に使用される規格、電圧、電流および電力要件（適用可能な場合）、乗員を保護するためにトランスポート構造に使用される質量（mass）、材料の異なる量の関連する特性と能力、及び他のファクタに基づくと理解するであろう。
【００７８】
いくつかの実施形態では、インタフェースノードは、軽量であり得、軽量なインタフェースノードは、一般的に製造された、または、他のより高いスループットで製造された、コンポーネントに接続することができる。後者のコンポーネントは、例えば、金属または合金からなる鋳造を含むことができる。さらに、以下に記載する他の態様において、インタフェースノードは、材料堆積を介して一般的に製造されたコンポーネントに接続することができる。
【００７９】
２以上の接続機構が、接続を行うために、コンポーネント上に設けることができる。また、一般的に製造されたコンポーネントは、２以上の接続機構を用いて、ノードに接続することができる。これは、例えば、アプリケーションが、ノードとコンポーネントとの間に、強い結合を必要とする場合、あるいは、そのアプリケーションに関して、ノードまたはコンポーネントの動きを防止するのを手助けするために、さらなる接続機構を含めることが望ましい場合がそうである。
【００８０】
一実施形態において、一般的に製造されたコンポーネントは、金属または合金鋳造であり得る。他の実施形態において、鋳造コンポーネントは、アルミニウムまたはプラスチックから作ることが出来る。上述したように、鋳造は、重たくてかさばり、生産時間を容易にするために相対的に、幾何学的に簡単に作ることができる。鋳造部分の相対的に簡単な性質は、問題のアプリケーションの鋳造部分の属性が、幾何学的または構造的複雑さの使用、明確に定義された特性を有する複数の材料（「多材料」）の使用、構造の特定の熱的特性（例えば、融点）に関する信頼度、構造に関する複雑で厳格な許容要件（例えば、互いに関連するサブ構造(substructure）の位置の許容範囲）、高価な工具、または工具の大幅な変更が必要な地域（例：設計の変更/更新が定期的に必要な場合、またはトランスポート構造のモデル変更が頻繁に行われる場合）を必要とする場合であっても、可能であり得る。鋳造のこれらの複雑な領域は、代わりに、鋳造と接続するように、または統合するように設計されたＡＭインタフェースノードに組み込むことができる。従って、一般的に製造された部分のこれらの領域は、その部品の内部であるか、またはその表面であるかにかかわらず、インタフェースノード内部に組み込むか、または、全体をインタフェースノードと交換することができる。
【００８１】
この実施形態における軽量インタフェースノードは、１つまたは複数の適切なＡＭ技術を用いて、簡単な方法で鋳造部品の複雑な領域と機能を採用することができる。たとえば、これらの構造を実現するのに、金属材料が主に必要になる場合、任意の数のＰＢＦ技術（上記図２Ａ乃至２Ｄ参照）を用いてそのパーツを３Ｄプリントすることができる。代替的にプラスチック材料が必要となる場合、材料押し出しＡＭシステムを使用することができる等。
【００８２】
上述したように、１つまたは複数のノード鋳造インタフェースは、鋳造コンポーネントが接続機構を組み込む、１つまたは複数のノード鋳造インタフェースを定義することである。これは、接続機構を含む可能性のあるインタフェースノード自体に追加される。接続機構の数と種類は、アプリケーションに応じて変化し得るけれども、製造されたコンポーネントと、インタフェースノード（複数の場合もある）との間の接続は、ウェルディング、機械的固定、接着結合、および多くの他のメカニズムを用いて達成することができる。「接続機構（connection feature）」という用語は、ここでは、物理的あるいは機械的構造、または、コンポーネント間（例えば、ビークルノード（vehicle node）とパネルとの間）の接続を行うための物質を広範囲に含むことを意図している。接続機構は、複雑な機械的コネクタから、開口、はめ込み、突起、拡張等のような、部品に統合された、簡単な形状を含む非常に簡単なコネクタの、いずれかを含むことができる。いくつかの例示実施形態において、インタフェースノードが、接着剤を使って製造されたコンポーネントに直接接続される場合、接着剤および／または接着剤が塗布された表面（複数の場合もある）は、インタフェースノードと、製造されたコンポーネントの両方のための接続機構であると考えることができる。リンクノードが使用される場合、インタフェースノードは、リンクノードを用いて、および必要な場合には、さらなる接続機構を用いて別の構造に接続することができる。
【００８３】
他の実施形態において、インタフェースノードは、他のコンポーネントの（相補的）溝を用いてインタフェースするためのさね（tongue）を含むことができる。さねはぎ接続（tongue-groove connection）は、スナップイン接続を使用したり、接着剤で封止したり、接続をさらに固定するために、補助コネクタまたは機械的固定具を使用したりすることができる。この開示の目的のために、別のコンポーネント上の別の接続機構との係合が、接続を形成するのに適している場合、接続機構は補完的である。いくつかのケースでは、それぞれのコンポーネントについての接続機構は、同一であり得、接続するために、あるいは接続を形成するのを補助するために、互いに係合することができる限り、以前として相補的であるとみなされる。一実施形態において、ノードと他のコンポーネントとの間の接続は、２以上の接続機構を使用することができる。鋳造コンポーネントとインタフェースノードのような２つの構造が、簡単な接着、またはウェルディングにより接続された、直線の壁を有する場合、接着またはウェルディングの領域は、インタフェース壁と共に、接続機構および相補的機構と、みなすことができる。一実施形態において、ノード−鋳造接続（複数の場合もある）を命じる詳細は、鋳造パーツの形状と、他の特性により制限することができる。
【００８４】
結果として得られる構造は、サブ構造−すなわち、接続機構を介してＡＭインタフェースノードに結合された、鋳造コンポーネント（あるいは、より一般的な実施形態では、一般的に製造されたコンポーネント）を含むことができる。そのような構造（すなわち、鋳造コンポーネントとインタフェースノード）を用いる利点は、インタフェースノードの場合は、ＡＭ粉末材料の、実質的に低減された消費を含み、製造された、または鋳造されたコンポーネントの場合には、より早いリードタイムを有したコンポーネントの製造を含む。何故ならば、鋳造パーツは、簡単で１つの実施形態で維持することができ、時間と共に重要な変更無しに維持することができるからである。これらのファクタは、トランスポート構造と、適用可能なスループットを備えた他の機械化されたアセンブリの大量生産をインプリメントする主要な触媒（key catalysts）として機能することができる。
【００８５】
これらの実施形態における、鋳造制約と要件は、コンピュータ支援モデリングを用いたインタフェースノード設計のための入力として使用することができる。入力はまた、ノードと鋳造コンポーネントとの間で必要な、接続機構の仕様を可能にすることができる。
【００８６】
図４は、接続機構を有する一般的に製造されたコンポーネント４０２と、相補的接続機構を有するＡＭインタフェースノード４０６を含む構造４００の側面図である。コンポーネント４０２は、鋳造コンポーネントとして図示されるが、一般的に、コンポーネント４０２は、高スループット生産に適した他の汎用技術を用いて、機械加工または製造することができる。他の実施形態において、コンポーネント４０２は、ＤＥＤのような一般的に高スループットＡＭを用いて製造することができる。一例示実施形態において、鋳造コンポーネント４０２は、ボリュームのある鋳造アルミニウム、またはプラスチックの塊を含むが、他の材料もまた可能である。鋳造コンポーネント４０２は、乗り物におけるインパクト構造のような密度の高い素材のボディを組み込んだ構造を提供するために有効であり得る。しかしながら、コンポーネント４０２は、そのようには限定されず、他の幾何学的構成が可能である。例として、鋳造コンポーネント４０２は、中空に形成することができ、従って、他のパーツのためのカバー、あるいは、より複雑な構造（例えば、ギアケース）のためのケースとして機能することができる。
【００８７】
鋳造コンポーネント４０２の境界領域４２４には、接続機構４０８、４１０がある。一例示実施形態において、接続機構４０８、４１０は、鋳造コンポーネント４０２の部品であり、コンポーネント４０２の残りの部分と一緒に鋳造、または機械加工される。他の実施形態において、接続機構４０８と４１０は、他のコンポーネントのパーツであり得、例えば、インタフェースノードを含む。機構４０８と４１０がコンポーネント４０２内に含まれる、前者の実施形態の場合、接続機構４０８と４１０は、同じ材料（例えば、アルミニウム、プラスチック等）から作ることができ、この場合、それらは、その材料と同じ熱的制約を受ける。この事実は、接続機構４０８と４１０が、かなりの量の熱エネルギを含む環境に使用することができるかどうかを判断する際に考慮することができる。一般に、接続機構４０８、４１０は、鋳造コンポーネント４０２の一部であるかどうかに関わらず、それらは、標準ＡＭジョイント、他のＡＭインタフェースノード等を含む、他のコンポーネントに接続することができる。接続機構４０８と４１０は、ネガティブな機能である。何故ならば、それは、それぞれ溝４３０ａ、４３０ｂを含むからである。従って、この実施形態における接続機構４０８は、ポジティブ接続機構を使用する相補的機構と係合するように構成される。接続機構４０８と４１０との、これらの将来の係合は、それぞれ矢印４２０、４２２により示される。
【００８８】
図４は、また、鋳造コンポーネント４０２の境界領域４２４に隣接する、溝セクション４３２を含む。従って、鋳造コンポーネント４０２への、はめ込みは、接続をＡＭインタフェースノード４０６に提供するためのネガティブ接続機構である。インタフェースノード４０６は、ポジティブ相補接続機構、すなわち、溝に突出した、さね（tongue）を用いて鋳造コンポーネント４０２に接続されるように図示される。一般に、この実施形態では、ノード４０６は、チタニウム（Ｔｉ）または鉄（Ｆｅ）、あるいは、鋳造コンポーネント４０２のアルミニウム、またはプラスチックとは異なる特性を有する、ある金属または合金から構成することできる。チタニウムあるいは鉄のような、他の化学元素の使用は、インタフェースノード４０６が、特定のアプリケーションにおいて、使用するために、特に定義された熱特性を有することができる。例えば、ノード４０６の融点は、非常に高くなり得る。なぜならば、チタニウムまたは鉄の融点は、実質的にアルミニウムの融点よりも高いからである。これは、インタフェースノード４０６が、例え、トランスポート構造、または高温度を有する他の機械の領域に接続されても、その構造的整合性を維持することができる。さらに、適切なＡＭ技術を用いて、ノード４０６の熱特性は、注意深く制御することができる。多くの実施形態において、図４は、縮尺通りには図示されておらず、鋳造コンポーネント４０２は、かなり大きく、図に示されるものよりも、ノード４０６に関してかなり大きく、かつよりかさばる可能性がある。（他の実施形態において、この相違はそれほど重要ではないか、あるいはサイズにおいて同等であり得る。）したがって、これらの熱要件を含むボリュームのあるコンポーネント４０２全体を構築するよりも、熱特性は、相対的に小さなインタフェースノード４０６に組み込まれる。粉末の実質量は、プロセスにおいて節約することができる。さらに、高価なチタニウムは、不必要に、大量に使用する必要はない。
【００８９】
インタフェースノード４０６は、インタフェースノード４０６と接触する溝４３２に隣接するコンポーネント４０２の表面領域と一緒に（上で示した）溝４３２の、さね接続（tongue connection）を介して鋳造コンポーネント４０２に接続することができる。溝４３２を含むネガティブ接続機構は、適切な相補的なポジティブ接続機構と係合することができる。この例示実施形態では、流体導管４１６（１つのみ図示）を備えた精密流体ポートをインタフェースノード４０６に組み込んで、接着剤を供給し、反対側に、分配を促進して接着剤を広げるために、負圧を提供することができる。また、インタフェースノード４０６は、封止溝４１４ａ、４１４ｂ、または同様の構造を提供して、接着剤の適切な分配を容易にするためのシーリング材（sealant）を提供することができる。さらに、スペーサ（spacers）または他の構造（図示せず）は、インタフェースノード４０６上の接続機構に組み込んで、ある類似していない材料が含まれるとき、ガルバニック腐食（galvanic corrosion）を防止することができる。他の実施形態において、導管４１６は、熱を奪うために鋳造コンポーネント４０２へ、または鋳造コンポーネント４０２から、流体を分配するために、インタフェースノード４０６内の冷却導管のネットワークの一部であり得る。さらに、インタフェースノード４０６自身は、鋳造コンポーネント４０２から熱を放散させるように構成された材料から構成することができる。この場合、インタフェースノード４０６は、鋳造コンポーネント４０２への直接接続に適応するように、非常に高い融点を備えた材料から作ることができる。
【００９０】
上述した例では、インタフェースノード４０６は、鋳造コンポーネント４０２から複雑さを除去する。インタフェースノード４０６は、そうでなければ、少なくとも鋳造コンポーネント４０２の領域に統合するのに必要であろう複雑な熱機構を組み込む。これは、製造業者が、一般的技術が使用される、どのようなものであっても、鋳造に変更しなければならないとか、あるいは必要な複雑性をタスクに加えなければならないことを省く。
【００９１】
また、インタフェースノード４０６は、鋳造コンポーネント４０２に、確実で適切な封止を補償するために、複雑な流体ポート４１６と他の潜在的な構造を組み込み、それにより、これらの機構を具現化するために、コンポーネント４０２を鋳造する必要性を低減または消去する。インタフェースノードは、また、他端にさらなるネガティブ接続機構４１２を含み、これは、任意のノードベース接続を構成することができる。例えば、接続機構４１２は、ノード４０６を任意の適切な構造に接続するように構成することができる。例えば、ノード４０６は、接続チューブ、パネル、および他の構造に接続することができる。さらに、ノード４０６とコンポーネント４０２からなる構造は、２以上の構造、または接続機構４１２に類似した接続機構を介して、すべて一緒に接続することができる、類似の構造のネットワークから構成される。
【００９２】
図４に図示されるインタフェースノード４０６は、他の実施形態において、異なるタイプの材料で、および潜在的に、特定の目的を機能させるために、異なる割合で３Ｄプリントしたかもしれない意味において、複数材料の複雑性を組み込んでいる場合がある。図示実施形態において、ノード４０６は、上述した場合のように熱の複雑性を組み込むことができ、この場合、ノード４０６の構造的整合性と、熱源からコンポーネント４０２の整合性を保護するために、より高い融点が望ましい場合がある。しかしながら、他の実施形態において、インタフェースノード４０６は、他の機能、構造および機構、並びにノード４０６を、多数の他の標準相互接続に接続することを可能にする、さらなる接続機構（そうでなければ、コンポーネント４０２内に含むようにしなければならない）を組み込むことができる。この点で、インタフェースノードは、製造されたコンポーネントに、多数の複雑さを組み込んで、後者に配置する必要を無くすことが可能である。この能力は、これらの一般的に製造された、またはより高いスループットで製造されたコンポーネントを構築する際に実行しなければならない可能性がある、潜在的にかなりの量の複雑な機械加工を取り除くように、ＡＭの利点を利用する。
【００９３】
さらに、例示的な実施形態では、大量生産を組み込んだ、従来の製造されたコンポーネントには、３Ｄプリンタの使用は必要無いが、ＡＭの使用は、ノード自体にのみ必要であるので、時間と材料をＡＭプロセスに節約することができる。従って、より高い製造スループットを取得することができる。さらに、インタフェースノードについての接続機構４１２と、鋳造コンポーネント上の溝により定義された接続機構は、さねはぎ構造（a tongue and groove structure）である必要はなく、他の接続機構も等しく適合することができる。例えば、代替実施形態において、接続機構４１２は、カーボンファイバ接続チューブへの接続を可能にする、内径および外径を有し、より大きな突起部の内部に、より小さな突起部を有する管状突起部の対を含み、それにより、接続チューブを、インタフェースノード４０６を介して、鋳造コンポーネント４０２に結合することができる。より一般的には、接続機構４１２を、現在存在するインタフェースノードの端部に、例えば、押し出し成形（extrusion）、他のノード、他の鋳造等を含む、任意の他のコンポーネントへ接続するのを可能にするように機構を組み込むことができる。一実施形態において、上述した複数のノード鋳造インタフェースは、トランスポート構造のためのシャーシを形成するのに使用することができる。この実施形態では、コンポーネント４０２のタイプは、車両の領域ごとに異なり、必要の無い場所では使用されない場合がある。他の実施形態において、単一のインタフェースノードは、複数の接続のための複数のインタフェース４１２を含むことができる。
【００９４】
図５は、インタフェースノード５０６上の雄型接続機構５５０を使用してエンジンブロック５０２に結合するためのインタフェースノード５０６の斜視図である。この例示実施形態において、インタフェースノード５０６は、それぞれがエンジンブロック５０２上の対応する雄型接続機構５１０に結合することができる、鋭い突出部材の形状の４つの雄型接続機構５５０（３つが視認できる）を含む。一実施形態において、エンジンブロック５０２は、鋳造成形（cast mold）を用いて構成することができ、トランスポート構造のエンジンを収納するための外郭構造（shell）を含むことができる。この実施形態において、エンジンブロック５０２は、一般的に、任意の３Ｄプリント方法を用いて構築することができる。エンジンブロック５０２は、ある場合には、ウェルディングされた、そうでなければ一緒に接続された、セクションで製造することができる。
【００９５】
次に、インタフェースノード５０６は、この開示において特定されるか否かにかかわらず、より高いスループットのＰＢＦ技術の１つ、または、一般的に任意の適切な高精度のＡＭ技術を用いて、プリントすることができる。この例において、インタフェース５１３のサイズは、例えば、同等なエンジンおよびトランスミッションパーツを備えたトランスポート構造に通常使用されるのと同じサイズである。すなわち、インタフェース５１３のサイズは、潜在的にインタフェース５１３から離間したインタフェースノードの他の部分と異なり、低減されないであろう。インタフェースノード５０６は、インタフェース５２２ａ−ｂ、および高精度スレッドインタフェース５２４を含み、これらは、他のインタフェースノード、および、次に、他のコンポーネント（例えば、ドライブトレイン、トランスミッション等）に接続することができる、リンクノードに接続するための接続機構であり得る。適切な実施形態において、リンクノードを使用することができる。
【００９６】
一実施形態において、インタフェースノード５０６は、インタフェース５１３を残りの接続機構５２２ａ−ｂ、５２４に確実に取り付けるのに使用する補強構造５１５を含む。補強構造５１５と接続機構５２２ａ−ｂおよび５２４のネットワークは、いくつかの実施形態では、実質的にサイズが低減され、インタフェースノード５０６の製造に関して大量生産に適応することができる。補強構造５１５のネットワークの形状は、トポロジーの最適化により決定され、これらの形状は、一般的な製造プロセスを用いて組み立てることは、困難又は不可能である、複雑な構造を組み立てるための付加製造の能力を利用する。この例において、１つまたは複数の接続機構５２２ａ−ｂおよび５２４を介してインタフェースノード５０６に接続することができる、他のインタフェースノード、または構造も、それに応じて低減することができる。一実施形態において、否定的な方法で、コンポーネントの機能に物理的に影響を与えないインタフェース外部のインタフェースノードの任意のエリアにおいて、削減を行うことができる。
【００９７】
いくつかの構成において、材料が非類似の場合には、一般的に製造されたコンポーネントとインタフェースノードとの間の分離を提供することが望ましいかもしれない。各構造に使用される材料の電極電位の差分により、生じるかもしれない、ガルバニック腐食を防止するのを支援することができる。したがって、例示実施形態は、要求された間隔を達成するための構造を含むことができる。
【００９８】
図６Ａは、２つのインタフェースノード６０６Ａおよび６０６Ｂに接続するように構成されたリンクノード６１３の斜視図である。インタフェースノード６０６Ａ−Ｂは、シャーシのような、より大きな統合された構造を形成するための基礎として、それぞれのスパンコンポーネント６１６（図６Ａでは１つのみが示されている）を結合するように、さらに構成されている。以下に示すように、この実施形態において、インタフェースノード６０６Ａは、３つの開口部６２０とボルト６１８、およびリンクノード１３の平表面６５１に実質的に平行な基部における、適切なサイズと形状の平表面を含む接続機構を有する。インタフェースノードＡのボルト６１８と開口部６２０は、リンクノード６１３の表面６５１に埋め込まれた、対応する開口部６２２をボルト締めするように構成される。従って、この実施形態において、インタフェースノードは、リンクノード６１３を確実にボルト締めする。開口部６２０から遠位のインタフェースノード６０６Ａの反対側に、接着剤注入口ポート６４２と真空ポート６４４を含む接続機構が、カーボンファイバ強化ポリマー（ＣＦＲＰ）接続チューブのようなスパンコンポーネント（図示せず）とインタフェースして接続するように設計された、追加の円形接続機構６５３と共に配置される。
【００９９】
ボルト締めとは対照的に、インタフェースノード６０６Ｂは、二重せん断（ノード-ノード）接続を介してリンクノード６１３と結合するように構成される。特に、インタフェースノードは、少なくともその基部に、リンクノード６１３からの突起を介挿することができるエリア（図６Ｂ）を含む。リンクノード６１３は、フランジ６０４の形態の突起を含む。フランジ６０４は、Ｏリング６０８、６０９と（または他のシーリング材）と結合され、インタフェースノード６０６Ｂ（図６Ｂ参照）のより高度な接続機構への強い接続を可能にする。インタフェースノード６０６Ｂは、リンクノード６１３とのインタフェースから遠位のインタフェースノード６０６Ｂの他端において、インタフェースノード６０６Ｂから延在する円形突出部６１４のためのベースを含み得る内部部分６２７をさらに含む。内部部分６２７および円形突出部は、接着剤注入口ポート６１２および真空ポート６１０と協働して、インタフェースノード６０６Ｂが、スパンコンポーネント６１６との固体接着剤結合を形成することを可能にする（図６Ｂも参照）。
【０１００】
インタフェースノード６０６Ａ−Ｂはそれぞれ、チューブ６１６などのスパンコンポーネントを受け取り、サポートするために十分に流線型である輪郭６４４Ａ−Ｂを含み、必要以上に大きくないインタフェースノード６０６Ａ−Ｂの物理サイズを画定する。従って、これらのインタフェースノード６０６Ａ−Ｂは、図６Ｂ（以下に記載された）に、さらに示されるように、コンパクトで機構が豊富で、高精度機構によって実行される機能に対応するために必要なサイズのみであるように設計される。一実施形態において、スパンコンポーネント６１６は、シーリング材と接着剤を用いてインタフェースノード６０６Ｂとリンクを形成するように構成されたカーボンファイバ補強ポリマー（ＣＲＦＰ）である。一般に、接着剤注入口および真空ポート６１２、６１０は、インタフェースノード６０６Ｂ内の接着剤の流れを可能にし、（ｉ）スパンコンポーネント６１６を、インタフェースノード６０６Ｂに固定し、（ｉｉ）インタフェースノード６０６Ｂを、リンクノード３１３に固定する。従って、ポート６１２と６１０は、インタフェースノード６０６Ｂの対向端の両方のインタフェースのための接続機構を構成する。異なる方法を使用しているにもかかわらず、リンクノード６１３に接続されているため、インタフェースノード６０６Ａ−Ｂは、リンクノード６１３を介して互いに接続され、構造のいずれかに接続され得る、他の任意のコンポーネントにも接続される。
【０１０１】
リンクノード６１３は、補強金属材料の細長い部分６５０、および接続された要素の本体全体にわたる強力な結合、および適切な荷重伝達を可能にするように設計され得る、他の形状を含み得る。リンクノード６１３は、一般的には低い精度であるにもかかわらず、ＤＥＤのような高速のＡＭプロセスにより製造することができる。その結果、製造工程で異なる金属を使用することができるため、リンクノード６１３は、本質的に耐荷重強度を含むことができ、その材料強度により、インタフェースノード６６０Ａ−Ｂの信頼性の高いコネクタになることができる。
【０１０２】
図６Ｂは、スパンコンポーネントとリンクノードへのそれぞれの接続を示す図６Ａの上部インタフェースノード６０６Ｂの正面断面図である。インタフェースノードの内部が示されている断面図である図６Ｂでは、接続機構を含む洗練された高精度機構が、リンクノード６１３の実質的に低い精度機構ではなく、インタフェースノード６０６Ｂにコンパクト化されていることが明らかになる （例えば、フランジ６０４）。
【０１０３】
図の下部から始まる図６Ｂを参照すると、６５８の表面の断面図が示されている。内径６６０が設けられている。この内径６６０は、他の実施形態では、接続ノード６１６からインタフェースノード６０６Ｂを通って連結ノード６１３へと、配線または他の材料をルーティング（routing）するために使用することができる。本実施形態を再び参照すると、円周フランジ／さね（tongue）６０４の側面もまた、接続された上部ノード６０６Ｂ内に上向きに突き出て見える。フランジ／さね６０４は、別個の後工程動作を介してリンクノードが製造された後で、機械加工することができる。とりわけ、リンクノード６１３の接続機構は、非常にシンプルであり、より高い精度の機構は、インタフェースノード６０６Ｂに見出すことができる。さらに、２つの円形Ｏリング（この断面図では円形として示される）が、フランジ突起間に見ることができる。ノード６０６Ｂの内部本体６１４も、断面図で見ることができる。本体６１４は、実際には、部分的に円筒形であり、変動がある。外側構造６７０は、一般にノード６０６Ｂを囲み、その幾何学的な複雑さは、入口および真空ポート６１２および６１０を補強および支持し、強力な耐荷重性（load bearing）を提供する機能から部分的に生じる。
【０１０４】
上で述べたように、接着剤注入口ポート６１０と真空ポート６１２は、容易にこの図で見られる。この図の重要な側面は、構造物６１４と接着剤注入口と真空の作用によって内部全体に、円形に分布した接着剤６７０の内部との間の充填を定義するテクスチャ６３２である。接着剤６３２は、表面の底部に流れていることが示されている。たとえば、６３２ａは、接着剤が、円周フランジの両側を飽和させ、Ｏリング６０８および６０９によって、さらに移動しないようにシールされている領域を定義する。このようにして、接着剤は、インタフェースノード６０６Ｂのフランジ６０４とノード６０６Ｂの内部部分Ａとの間に、非常に強力な結合を形成し、接着剤のために余裕をもってフランジ６０４の周囲に適合するように構成される。
【０１０５】
図６Ａの上部に、スパンコンポーネント６１６を見ることができ、それは、この実施形態では、カーボンチューブである。カーボンチューブは、カーボンチューブ６１６が挿入されるノード６０６Ｂの挿入部Ｂの基部で、円形のシーラントまたはＯリング６３６上に、内側突起６１４を覆って挿入する。さらなるシール材、またはＯリング６８０は、内部突起の上部の周りに配置することができる。Ｏリング６３６および６８０は、はめ込みＢから、従ってノード６０６Ｂから、またはカーボンチューブ６１６の内部への流体接着剤の移動を防ぐ働きをする。しかしながら、チューブ６１６とチューブ６１４の間の内部領域は、接着剤で満たされた、大きな表面積を有する。硬化すると、その結果、突出部６１４と管６１６との間に強い結合が生じる。
【０１０６】
図６Ａおよび６Ｂの実施形態において特筆すべきは、インタフェースノード６０６Ｂの上部および下部インタフェースの接続機構、例えば、はめ込みＡおよびＢ、複雑な強化接着剤注入口ポートおよび真空ポート６１２、６１０、およびインタフェースノード６０６Ｂの内壁の表面積が増大した形状、内部突起およびシーリング材は、インタフェースノードの複雑で簡素化された機能的性質、の両方を示し、とりわけ、接着剤の正しい流れに理想的な幾何学的複雑さは、リンクノード６１３の、より単純な機能と機構から実質的に区別することができる。これらの機構は、インタフェースノードが有利に、複数材料のアーキテクチャを実現可能にする。さらに、この実施形態において、インタフェースノード６０６Ｂは、インタフェースにおける必要なサイズを維持しながら、リンクノードよりもはるかにコンパクトである。従って、インタフェースノード６０６Ｂと類似のノード６０６Ａは、高精度粉末床溶融技術を用いて設計に依存しない生産のための、起こり得る理想的な候補である。いくつかの低精度の機構と機能を含むリンクノード６１３は、機械加工又は鋳造することができ、あるいは、代替的に、高速で低精度のＡＭ技術、たとえばＤＥＤを用いて製造することができる。この例のために、２つのインタフェースノードが示されているけれども、３つ以上のノード、または他のポートを他の実施形態において使用することができる。
【０１０７】
図６Ｃは、インタフェースノードを介してカーボンファイバチューブに結合され、および分離機構を用いて高スループットで製造されたコンポーネントに結合された、リンクノードの斜視図である。この例示実施形態において、リンクノード６８６は３つの接続を有する。２つは、ノード６８８Ａ−Ｂへの接続であり、残りの１つは、鋳造コンポーネント６９０への接続である。カーボンファイバチューブ６９２は、一端において、他の構造、例えば別のインタフェースノード（図示せず）に結合することができるスパンコンポーネントである。チューブ６９２は、図６Ｂに関して述べた方法で接着剤注入口、および真空ポート６９５により接着剤結合接続を介して、ＡＭインタフェースノード６８８Ａに接続される。
【０１０８】
インタフェースノード６８８Ａは、さらに３Ｄプリントされた接続機構６９７を含み、これは、この実施例では、リンクノード６８６に接続するための高精度スレッドを備えた円筒突起を含む。リンクノードは、低精度機構を含むが、接続機構６９７と接続するための微細なスレッドのような、高精度機構を含むことができるので、「キャプティブナット（captive nut）」がリンクノード６８６に埋め込まれて図示される。ナット６９３は、３Ｄプリントされた、または標準のすぐ入手可能な部品であり得る。一実施形態において、リンクノード６８６は、キャプティブナット６９３が内部に載置された状態で、３Ｄプリントされる。リンクナット６８６がプリントされている間、キャプティブナット６９３の周りに、適切なサポートがプリントされる。インタフェースノード６８８Ａの接続機構６９７は、その後すぐに、キャプティブナット６９３に介挿することができ、従って、インタフェースノード６８８Ａは、リンクノード６８６と一緒に強固に結合することができる。別の実施形態では、キャプティブナットは、適切なプリンタ用リンクノードと一緒に印刷されてもよい。
【０１０９】
図６Ｃは、従前に図示したインタフェースノード６０８Ｂに類似する、インタフェースノード６８８Ｂを示す。接着剤注入口および真空ポートを用いて、インタフェースノード６８８Ｂは、強力に硬化された接着剤結合を介して、上側面のカーボンファイバチューブ６９１と結合することができ、下側面のリンクノード６８６の提供された接続機構（図からよく見えない）と結合することができる。一実施形態において、接続は、従前の実施形態で示すように、インタフェースノード６８８Ｂに埋め込まれた、複雑な接続機構との二重せん断接着接続（double-shear adhesive connection）である。他の実施形態では、接続は、ボルト締結であり得る。インタフェースとリンクノードとの間の結合を達成するために、多くの他のタイプの機構が考えられる。一実施形態において、それぞれのインタフェースとリンクノードは、一緒にウェルディングすることができる接続機構を含むことができる。図示実施形態において、カーボンファイバチューブ６９１、６９２は、互いに実質的に直角方向に配向される。
【０１１０】
さらに、図６Ｃは、リンクノード６８６が、鋳造コンポーネント６９０に結合され、これは、一実施形態において、内部または外部パネルであり得る。コンポーネント６９０は、非常に大きくなり得、また基本的な構造的機能と機構を含むことができる。例えば、コンポーネント６９０は、コンポーネント６９０のための接続機構を含むことができる、はめ込み部分６９０Ａを含む。リンクノード６８６は、コンポーネント６９０に結合することができる。代替的に、リンクノード６８６は、コンポーネント６９０への接続を作るために使用される、さらなるインタフェースノードに結合することができる。他の実施形態において、リンクノード６８６は、コンポーネント６９０への接続を作るために使用される、さらなるインタフェースノードに結合することができる。この図では、リンクノード６８６の形状は、その下部６９８が実質的に、はめ込み６９０Ａで定義された領域にまたがるようになっている。一実施形態において、分離部材６９４は、リンクノード６８６により定義されたインタフェースと、鋳造コンポーネント６９０との間に構成される。分離部材６９４の目的は、リンクノード６８６と、鋳造コンポーネント６９０が非類似の材料から構成されている場合に、直接の接触を回避し、材料のガルバニック腐食を防止することにある。接着剤は、分離部材６９４のセクション間に塗布することができ、あるいは他の実施形態において、リンクノード６８６と鋳造コンポーネント６０２との間の強固な結合を可能とするために、分離部材６９４の、それぞれの表面上に塗布することができる。他の実施形態において、代わりに、結合は、種々の接続機構の１つを用いて実現することができる。さらに他の実施形態において、インタフェースノードの、１つまたは複数は、鋳造コンポーネントに直接結合することができる。
【０１１１】
他の実施形態において、接着剤を塗布し硬化する前に、分離機構６９５を、ノードのリンクノード６８６とコンポーネント６９０との間に介挿して、２つのパーツ間の物理的接触が回避されるように、リンクノード６８６とコンポーネント６９０との間に空間を提供することができ、それにより、複数の金属が非類似の場合に、ガルバニック腐食に関するその後の問題を回避することができる。さらに、いくつかの実施形態では、シーリング材および固定用のスタンドオフなどの他の機構を、間隔付けおよび分離手順で使用するためにリンクノード６８６および／またはコンポーネント６９０に組み込むことができる。これらのステップはすべて、構造のサブ構造（ノードおよびコンポーネント）で、異なる電極電位を有する異なる材料が使用される場合に、ガルバニック腐食の防止に有利に役立ち得る。いくつかの実施形態において、インタフェースノードは、トランスポート構造、または他のメカニカルデバイス内部の特定空間に適応するために、３Ｄプリンタによりレンダリングされた、固有の非対称形状を用いて３Ｄプリントすることができる。
【０１１２】
上で示したように、一実施形態において、図６Ａ乃至６Ｃの技術は、乗り物のシャーシにおける材料の使用を含むことができる。ＤＥＤ生産されたリンクノードは、リンクコンポーネントのための材料が乗り物のセクションに望ましいと、トポロジー最適化プロセスが決定した任意のロケーションに、インプリメントすることができる。プログラムの決定とその後の製造プロセスは、上記のようにさまざまな部品を使用して分解することができる。すなわち、大きければ大きいほど、低複雑度の構造は、ＤＥＤまたは非３Ｄプリント方法のような高速ＡＭ方法を用いて製造することができ、一方より複雑な構造は、高精度ＡＭプロセスを用いて低減されたサイズで製造することができる。必要な接続機構とともに、この後者の手続きは、インタフェースノードを製造することができる。上記の図と実施形態で説明したように、無関係な、かさばる材料を使用しない実施形態で合理化されたコンパクトなインタフェースノードを作成すると、高精度のインタフェースノードを製造しながら効率的な材料消費が可能になり、印刷時間が短くなる可能性がある。設計の領域で、高強度で軽量の構造が必要とされる限り、複数材料のアーキテクチャも使用することができる。例えば、異なる材料を用いたリンクノードは、ＤＥＤを使用してプリントすることができる。インタフェースノードを備えたリンクノードを選択的に用いることにより、これらの複数材料の接続は、乗り物に実現およびインプリメントすることができる。図６Ａ乃至６Ｃに関して上述したように、リンクノードに接続することができるインタフェースノードは、カーボンファイバチューブのようなスパンコンポーネントにも接続して、必要なメカニカル性能（剛性、ねじり剛性、衝突最適化など）を有した軽量シャーシを形成することができる。負荷経路とその特性も、このアプローチを使用して調整可能である。
【０１１３】
これらの手順は、従来の製造技術のみに依存する従来の方法とは対照的である。従来の製造技術は、多くの場合、大きな工具や機械加工のコスト、および不必要な追加のリードタイムを特徴としている。さらに、従来の手順を使用すると、多くの場合、最適な負荷経路分散の理想的な構造に最も近いシャーシを製造することが不可能になる。対照的に、インタフェースとリンクノードは、負荷経路と関連するシャーシ機構の正確な実現を可能とすることにより、付加製造の非設計特定機構から利益を得る。
【０１１４】
別の例示的な用途として、輸送構造は、従来のプロセス（スタンピング（stamping）、押し出しなど）を使用して製造されたクラッシュコンポーネントを利用する。これらの伝統的な手続きの代わりに、インタフェースノードベースのインフラストラクチャを使用して、最適な負荷経路に対応する、複雑な接続ベース形状をインプリメントすることができる。所望の最適化トポロジーに対応するように、これらのコンポーネントを機械加工するのに、かなりの時間とお金を投資するよりはむしろ、任意の大量の一般的手段、または大量のプリント手段を通して、相対的に簡単な形状を用いて生産することができる。その後、コンポーネントを、インタフェースノードを介して接続して、クラッシュパフォーマンスに対処するための最も適切で最適なロードパスを、インプリメントすることができる。
【０１１５】
本明細書の原理および技術は、従来のプロセスを使用して単純な部品を製造する能力と、ＡＭプロセスを使用して部品の複雑さを組み込むノードとを製造業者にさらに提供する。上述の鋳造部品の例では、鋳造は、工具集約型の製造プロセスである。さらに、上記のように、機械的補強、冷却導管などの複雑な機構を備えた鋳造部品を製造することは困難である。ＡＭインタフェースノードを使用すると、代わりにノード上またはノード内で複雑な機構を開発することができる。これにより、設計者は、従来製造されていた機構の比較的単純さを維持可能である。
【０１１６】
別の実施形態では、ＡＭインタフェースノードを使用して、高負荷に耐える領域の機械的補強を強化することができる。したがって、鋳造パーツとインタフェースノードが、大きな重力負荷や、その他の力を受ける可能性がある領域に配置されるように指定されている場合、インタフェースノードは、鋳造部品に加えて、この荷重に対抗するための追加のサポートを提供するために、レンダリングされる。
【０１１７】
図７Ａは、出力駆動シャフトに関連して、インタフェースノード７０６に結合された鋳造ベルハウジング７１０の斜視図である。ハウジング７１０のインタフェースの周囲を覆うインタフェースノード７０６は、エンジンブロック７２０から熱エネルギを放散するように構成することができる。図７Ａにおいて、ベルハウジング７１０の大きなセクションは、鋳造のような一般的なプロセスを用いて製造することができる。一実施形態において、鋳造コンポーネント７１０を構成する材料は、アルミニウムであるが、他の材料も可能である。
【０１１８】
図７Ａの例では、鋳造ベルハウジング７１０は、それが、ハウジング（すなわち、ギアボックスケース）である点でコンポーネントとして機能するが、シャフト７３０の他端で、他のコンポーネントにリンクして負荷を伝達する負荷伝達機能も含む。この結果、鋳造ベルハウジング７１０は、コンポーネントとリンクノードの両方であると考えることができる。
【０１１９】
ＡＭインタフェースノード７０６は、ベルハウジング７１０の開口端を介して接続することができる。インタフェースノード７０６は、ベルハウジング７１０の端を囲み、フィンガ状部材７１５で端部分を覆う。インタフェースノード７０６は、ベルハウジング７１０およびエンジンブロック７２０への接続機構のために、少なくとも部分的に、複数のねじ付きボルト７２５を、エンジンブロック７２０に接続するための、標準サイズのインタフェース７１４を含む。この実施形態では、ボルトは、エンジンブロック７２０インタフェースを取り囲む、可視導管内に延伸する。他の実施形態では、インタフェースノード７０６は、例えば、さねはぎ（tongue and groove）接続、結合、ウェルディング、または他の適切な接続機構を介して、コンポーネント７２０に結合することができる。
【０１２０】
一実施形態において、ＡＭインタフェースノード７０６は、チタニウム、鋼鉄、または、他の材料、またはアルミニウム鋳造コンポーネントベルハウジング７１０よりも、極めて高い融点を有する合金のような材料で３Ｄプリントされる。例えば、純粋なアルミニウムの融点は、摂氏約６６０度である。鋼鉄の融点は、（炭素含有量のようなファクタに応じて）約摂氏約１４２５度乃至１５４０度の範囲であり、チタニウムの融点は、約摂氏１６７０度である。これらの材料の、それぞれの融点は、少なくともアルミニウムの２倍である。
【０１２１】
コンポーネント７１０よりも、高い融点を有する材料から製造されたインタフェースノード７０６を有することにより、インタフェースノード７０６およびコンポーネント７１０のアセンブリ（またはサブアセンブリ）が、エンジンブロック７２０のような重要な熱源を含む領域で、適切に機能することを可能にし得る。インタフェースノード７０６は、また熱を放散するように設計された機構で構築することができる。例えば、インタフェースノード７０６は、冷却導管の複雑なネットワークで構築することができる。この実施形態において、ベルハウジング７１０の端の外周から延伸し、および外周を取り囲むフィンガのような部材７１５は、熱源（エンジンブロック７２０）へ接続して熱を放散する結果として、累積されたノード本体７０６からの熱を伝達するのを支援することができる。増加した表面積は、部材７１５の無い熱源とのノード７０６によるフラッシュ接触（flush contact）と比較して、改善された熱伝達特性を提供するので、温度勾配は、部材７１５により、より扱いやすくすることができる。
【０１２２】
他のインプリメンテーションにおいて、インタフェースノード７０６は、ウェルディング、機械的固定、接着結合などのような処理をサポートする、他の複雑な機構を組み込んで、インタフェースノード７０６とエンジンブロック７２０のインタフェース、または最終的に貼り付けられる他の導管の両方への接続を確保することができる。
【０１２３】
図７Ｂは、鋳造伝達ケース７０５の端に結合された、インタフェースノード７０６ｉの斜視図である。インタフェースノード７０６ｉは、トランスミッションケースの端部の周囲に延在する、複数の補強構造７２８、他の構成要素の駆動シャフトへのロッドを介した接続を可能にするためのフランジ、または雌ねじ部材などの接続機構７８８を含む。インタフェースノード７０６ｉの補強構造は、トランスミッションケース７０５と接続機構７８８との間の強固な接続を提供するのを支援することができる。インタフェースノード７０６ｉは、さらにフィンガ状部分７９１を含む。部分７９１は、トランスミッションケース７０５へのインタフェースノードの接続を確保するための、さらなる表面積を提供するように使用することができる。代替的に、インタフェースノード７０６ｉは、インタフェースノードに内蔵された接着剤および真空部分（図示せず）を用いて、接着剤により鋳造トランスミッションケース７０５に接続することができる。前述のように、フィンガ状部材７９１は、トランスミッションケース７０５への、より強い結合を提供し、熱エネルギを放散するように動作することができる。他の実施形態において、インタフェースノード７０６ｉは、さらなる機構を含むことができる。
【０１２４】
一実施形態において、トランスミッションケースとのインタフェースは、実質的に同じサイズでありながら、補強構造７２８のサイズは、実質的に低減されている。例示実施形態において、コンポーネント上に、あるいはコンポーネントに関連して伝統的に使用される複雑な、あるいは高精度の機構は、代わりに、インタフェースノードに組み込むことができる。これらの高精度機構は、コンポーネントをインタフェースノードと結合するための種々の接続機構のような、幾何学的および構造的複雑性を含むことができる。
【０１２５】
より一般的には、これらの高精度機構は、例えば、複雑な形状、サブ構造、またはパーツ上に配置された、またはパーツ内に統合されたパターン、複数の曲率領域、または、１つまたは複数の機能を実行するように設計された、他の複雑な形状を、単独で、または他のエレメントと協力して含むことができる。例は、機械、モータ、または機械化された機器、および機械化されたアセンブリで一般的に使用される構造、カスタムパネルの機構などの特殊なパーツ、所定の機能を実行するために特定の形状に編成された、材料または材料の組み合わせ、リンク、ロッド、レール、フィンガ、またはその他の意図的に設計された下部構造の配列などの反復パターン、部品上または部品内に統合された、小さなまたは微視的な構造と機構、また、指定された機能を実行するために、一貫した、または意味のある方法で整理された、微調整された材料、を含む。幾何学的に複雑な機構は、また、構造的更新、アップグレード、強化または部品毎に変更を要する機構、例えば、その設計または形状が部品毎に変化する機構またはサブ構造を含むことができる。そのような機構または構造は、例えば、各部品に必要な変更を提供するために、異なるセットのツーリングシェル（tooling shells）が必要となる場合があるため、鋳造または成形用途でスループットの問題を引き起こす可能性がある。構造的に高精度の機構はまた、インダクタ、コイル、およびキャパシタのような回路およびエレメントを含む場合がある。そのような機構は、また、集積回路、プロセッサ、電子デバイス、物理入力機構（例えば、１つまたは複数のスイッチ）、ユーザインタフェース、ディスプレイ、などを包含する場合がある。
【０１２６】
これらの高精度機構には、取り付けられた固定具、特殊なフランジ、垂直および水平にねじ切りされた取り付けプレート、フローティングナット、クランプ、ねじ、および構造全体に分散されている可能性があり、設計により注意して配置する必要がある、特に細かい形状を含むその他の固定具が含まれる場合がある。コンポーネントとリンクノードには、フランジ、プレート、ネジ、その他の機構が含まれる場合があるが、一般に、インタフェースノードは、そのような構造に、より高度な、より小さなサイズ、特殊またはカスタムサブ構造、および独自の設計依存の機構を提供する。加えて、インタフェースノードは、上記の構造を図６Ａおよび６Ｂのインタフェースノードのような、狭い３Ｄ空間マージンを有するコンパクトな方法で提供することができる。
【０１２７】
高精度の機構には、構造内に統合されているか、外部に提供されているか、またはその両方である意図された回転または並進運動に対応する、またはそれらを可能にする形状を有するサブ構造も含まれる。一般的な機構は、それらが正確な配置を必要とする状況、またはそれらが追加のタイプの構造の、より複雑なアレイに統合される状況において、当業者に一般に明らかであるように、高精度であり得る。たとえば、高精度の機構は、厳密に定義された角度、または距離で互いに対して方向付けされなければならない部品を含む等、厳しい許容要件を要求する場合がある。部品は、また、適切に機能させるために、正確なレンジまたは距離で、互いに関連して配置する必要がある場合がある。これらの部品は、別個の機械加工技術または精巧なＡＭ技術を用いて製造する必要がある。
【０１２８】
一般的に、機構を含む部品が、部品の残りの部分を製造するために使用されるのと同じ製造プロセスを用いて、（アプリケーションに対して）受け入れ可能な高スループットで実用的に製造できない場合に、機構は高精度になる場合がある。例えば、乗り物ギアケースは、一般的な鋳造技術を用いて作ることができるけれども、鋳造部品の特に定義された領域に接着剤、または負の圧力を供給するための内部導管は、完成したギアケースに対して所望のスループットを達成するために、別の方法を用いて別個に構成する必要がある場合がある。
【０１２９】
高精度機構の例は、また、特定の材料要件を有する構造を含む場合がある。たとえば、構造のある領域は、特定の種類の材料、または異なる材料の組み合わせから構成される場合がある。構造の異なる領域は、構造の形状、構造および隣接する構造の負荷特性、および構造が使用されるアプリケーションに固有の他の考慮すべき事項に応じて、異なる材料の使用を必要とするかもしれない。
【０１３０】
スループットを損なう可能性のある材料特性を伴う高精度機構は、剛性、弾性、延性、展性、硬度、耐熱性、耐腐食性または汚染物質に対する耐性、質量、物理的安定性、または化学反応性または耐性を含むことができる。さまざまな機構の精度のレベルには、さまざまな融点、相変化に対する熱制御、必要な熱容量など、機能が特定の熱特性を必要とする範囲と方法も含まれる。
【０１３１】
インタフェースノードおよびＡＭコンポーネント
開示の別の態様では、ＡＭインタフェースノードは、より高いスループットの付加製造技術を使用して生成された、コンポーネントに結合され得る。例えば、これらのより高いスループット技術は、ＤＥＤを含むことができる。上記で詳細に説明したように、ＤＥＤは、粉末デポジター（depositor）、またはワイヤ供給原料を介して材料を堆積させ、電気アーク、レーザ、または電子ビームなどのエネルギ源からエネルギを誘導して、材料を溶融および凝固させる。これらのステップは、目的の造形ピースが形成されるまで、層毎の堆積プロセスを使用して、繰り返し実行される。現在、さまざまな利用可能なＤＥＤプロセスは、ＰＢＦを含む他のＡＭプロセスと比較して、かなり高いスループットを有する。
【０１３２】
本開示のこの態様では、主流ＡＭプロセスのみを使用するよりも、高い正味スループットを有する構造を生成するために、主流ＡＭプロセス、例えばＰＢＦと併せてＤＥＤを使用することができる。鋳造および他の従来の製造技術を含む、以前の実施形態と同様に、コンポーネントからの複雑な特徴を、ＡＭインタフェースノードに組み込むことができるため、同様の利点を得ることができる。さらに、前の実施形態と同様に、ＡＭインタフェースノードは、一般に、それほど大きくない場合がある。代わりに、必要な構造と機能のみを組み込むために、インタフェースノードのサイズを適切に設定することができる。
【０１３３】
インタフェースノードは、ＰＢＦまたは他のＡＭプロセスを使用して製造され、部品の機構サイズが小さく、正確な印刷が可能になる。ＡＭは、複雑な機能を持つインタフェースノードを、柔軟かつ正確に印刷できるが、ＡＭとそれに付随する利点は、ＤＥＤを使用してインタフェースノードに、材料を堆積させることで、大幅に向上する可能性がある。特に、結果として生じる構造の、より高い生産能力が達成され得る。以下の実施形態では、以前の技法と同様に、インタフェースノードとインタフェースするための構造が提案される。これらのインタフェースノードは、適切な接続機能を使用して、たとえばノードの別の領域を使用する等、他の構造（チューブ、パネル、押し出し、他のノードなど）に接続することも可能である。
【０１３４】
ウェルドプール（weld pool）管理
一実施形態では、ウェルドプール管理のための複雑な機能をインタフェースノードに統合することができる。ウェルドプールとは、一般に、ウェルドメタル（weld metal）に凝固する前の、ウェルド内の局所的な溶融金属（molten metal）の量を指す。図８は、誘導エネルギ堆積（ＤＥＤ）を使用して、ウェルドベースの堆積（welding-based deposition）を受けている、インタフェースノード８００の正面断面図である。上面隣接矢印８５０は、断面である。材料は、ＤＥＤ造形方向矢印８５０で示すように、層ごとに堆積されるため、ＤＥＤ造形は、図の垂直方向に進んでいる。インタフェースノード８００は、平坦な上面８０３を有するベース８０２を含む。一般に、ウェルドプールが大きいほど、ウェルディング部の急速な冷却と凝固により生じる残留応力が大きくなる。ウェルドベースの堆積プロセスの第１の層８４０は、ウェルド応力を確実に管理できるようにウェルドプールを制御することができるインタフェースノード８００の機構上で実行することができる。一実施形態において、この機構は、第１の層８４０が堆積することができる空洞を含む。次に、次の層８４１−８４４を第１の層８４０の上に堆積することができる。
【０１３５】
図８は、インタフェースノードが、ＤＥＤプロセスによって形成された高スループットコンポーネント８６１と結合されるべき、あるマージン内で特定する公称領域８０７を、インタフェースノードが含むことを示す。高スループットコンポーネント８６１は、一般的にインタフェースノード８００よりも大きいが、コンポーネント８６１は、明瞭さのために断面で図示され、この図から任意のサイズの相違は、明らかではない。初期層８４０は、ＤＥＤベースコンポーネント８６１が、インタフェースノード８０２に結合される領域を定義する。一般に、その領域における潜在的に大きな温度勾配から生じる残留応力を制御することは、重要である。
【０１３６】
一例示実施形態において、機械加工動作は、第１の層８４０、または第１の複数の層８４０−８４４に対して実行することができ、よりスムーズで平坦な表面を確実なものにすることを助ける。この点に関して、インタフェースノード８０２は、より大きな、高スループットコンポーネント８６１のための「造形プレート」として効率的に機能する。インタフェースノード８０２は、堆積プロセス８５０の間の溶融に対処するために、特徴部分において公称寸法８０７より大きい寸法で、３Ｄ印刷されてもよい。１つの重要な設計上の考慮すべき点は、インタフェースノード８０２の溶融温度である。温度は、表面８０３が堆積プロセスのための、基板または造形プレートとして機能することを可能にするために十分高くなければならない。種々の材料または合金は、必要な熱特性を有するインタフェースノード８０２に関して選択することができる。
【０１３７】
直接ウェルディング
別の実施形態では、実質的に平坦な特徴を有するインタフェースノードを印刷することができる。これらの機能は基本的に、材料の堆積に、平坦な表面を必要とするＤＥＤ技術の造形プレートとして機能する。図９Ａは、ＤＥＤ堆積のための平坦な上部領域９０８を有するＡＭインタフェースノード９０６の正面図である。エネルギ源のワイヤフィードからの材料は、効果的に造形ピース９０２の基板である上部領域９０８で始まる領域９０２に、層ごとに材料を堆積する。前の実施形態と同様に、造形９５０の方向は、上方向に垂直に進む。
【０１３８】
図９Ｂは、設計された表面を有するインタフェースノード９１１ａ−ｂの断面図である。この実施形態によれば、インタフェースノード９１１ａ−ｂの表面は、複雑に設計された表面９２０ａ−ｂを含むように付加的に製造されている。これらの表面は、熱影響部（ＨＡＺ）９１３ａ−ｂを、より均等に分散して統合された構造（たとえば、インタフェースノード９０６ｉａと、ＤＥＤプロセスを介して添付されるコンポーネント）の最適な機械的および材料性能を実現するように操作することにより、インタフェースノード９１１ａ−ｂとＤＥＤ層９１１ａ−ｂ間のウェルディング接合を大幅に改善するように構成することができる。設計表面９２０ａ−ｂによって示されるように、界面での有効表面積を増加させることにより、ウェルディング継手のブレンド層が増加する。したがって、インタフェースノードは、特定の実施形態では、平坦な表面の代わりに設計された表面を有することができる。これらの設計された表面９２０ａ−ｂの２つの例示的な実施形態が図９Ｂに示されている。これらの実施形態は、有利なことに、かなりの量のベース材料がＨＡＺになるのではなく、ＨＡＺ９１３ａ−ｂがインタフェースノード９０６ｉａ−ｉｂとそれらのＤＥＤ部品との間のインタフェースで最適に広がることを確実にする。
【０１３９】
図９Ｃは、代替加工表面を有するＡＭインタフェースノード９５１の一部の断面図である。この実施形態では、前の実施形態とは対照的に、加工表面の特徴は、ＤＥＤ部品９１１ｃと比較して小さい。これらの小さな機構は、インタフェースノードの生成に使用されるＡＭプロセスの高精度の性質により可能である。より小さい機構は、接着をさらに促進し、従って、インタフェースノードの表面へのＤＥＤパーツ９１１Ｃのウェルディングおよび結合能力を促進する。
【０１４０】
図９Ｄは、上向きに突き出ている小さなフィンガで構成される別の代替設計表面を有するＡＭインタフェースノード９１１ｄの一部の断面図である。突き出たフィンガは、２つの材料の互いへの接着を促進することができる。
【０１４１】
図９Ｅは、さらに別の代替加工表面を有するＡＭインタフェースノードの一部の断面図である。設計表面には、最初は、固体表面が含まれるが、別の接着促進技術として切り取られた垂直部分がある。
【０１４２】
インターフェースノードフィクスチャ
さらに別の実施形態では、ＡＭインタフェースノードは、より大きな柔軟性のために５軸マウントに固定されてもよい。この構成は、実質的にフラットな機構をレンダリングするＤＥＤテクニックに特に役立つ。スループットの利点に加えて、多くのＤＥＤ技術も正確であり、複雑な機能を生み出すことができる。ワイヤフィーダ（またはパウダが使用されている場合は、パウダベースのデポジター）は、ＡＭインタフェースノード上に複雑なＤＥＤ構造を製造する場合がある。これらの複雑なＤＥＤ構造には、曲率のある部品、小さい高解像度の幾何学的機構のあるパーツ、および必要な形状やサイズの数やタイプが大幅に異なる他の部品が含まれる場合がある。
【０１４３】
材料の堆積または追加のエネルギ源を提供するための追加の自由度は、ＤＥＤプロセス用の材料堆積物、および/またはエネルギ源をサポート、および提供するためにプロセッサ制御のロボットアームを使用することによって達成可能である。ロボットアームは、６自由度で動くようにプログラムおよび設計され得、それにより、構築プロセス９５０に柔軟性を追加する。プロセッサ制御のロボットアームによって提供されるこれらの追加の自由度は、インタフェースノードのペア間のブリッジングを含むアプリケーションに特に有益である。全体的な造形プロセスは、たとえば、インタフェースノードが追加の自由度を持つメカニズムに固定されている場合でも、6自由度よりも大きい場合があることに留意する必要がある。
【０１４４】
他の実施形態では、ＡＭと製造との間のハイブリッドプロセスは、部品のワイヤ堆積付加製造中に、パネル（湾曲または平坦）、チューブ、標準化されたインタフェースノード、ボス（boss）、スタンドオフ、またはその他の部品や機構をロボットで配置して、付加製造される部品に組み込むことができる。
【０１４５】
この手順の類推として、ジンジャーブレッドハウス（a gingerbread house）の構造は、壁がこれらの「ブリッジパーツ」であり、ワイヤの堆積が、つや消し（frosting）であるように想定される場合がある。これは、一部の点では手作り部品の製造方法と似ているが、ガス（gas）と消耗品の時間とコストを節約するために、特定の領域にまたがる標準形状で自動的に行われる。
【０１４６】
図１０は、ノードをブリッジするために、それらの間に成長したＤＥＤ構造１００２ａ−ｂを有する２つのＡＭインタフェースノード１００６ａ−ｂの中間ステージの正面図１０００である。図１０に示すように、ＤＥＤコンポーネントが２つのＡＭインタフェースノード１００６ａ−ｂの間の距離にまたがる必要がある場合がある。図１０に示されるように、ＤＥＤ堆積プロセスは、順次または同時に実行され得る。上記のように、ＤＥＤプロセスは、問題の機能に対して開始することができる。この場合、インタフェースノードへの接続を可能にするために、それぞれのインタフェースノード１００６ａおよび１００６ｂの表面１０２５ａおよび１０２５ｂが開く。
【０１４７】
逐次堆積プロセスを最初に参照すると、ＤＥＤシステムは、層１００４ａを堆積し、それにより、最初にインタフェースノード１００６ａの縁部１０２５ａで始まる第１のインタフェースノード１００６ａから構造１００２ａを成長させることができる。（対角線のある領域１００８ａは、最初にＤＥＤを使用して成長した構造１００８ａの一部を構成し、その構造の一部である層１００４ａは、明確にするために図示される。）ＤＥＤシステムは、構造１００２ａの成長を完了した後、その後、同様の方法で、第２のインタフェースノードから構造１００２ｂを成長させることができる。
【０１４８】
図で１と２として示されている２つのセクションを結合するには、次に領域３の２つのセクション間でＤＥＤ堆積プロセスを実行する。追加のＤＥＤサブシステムが利用可能な場合、２つのＤＥＤサブシステムは構造１００２ａと１００２ｂを同時に拡張することができる。「同時」の実施形態で十分な材料が堆積されて、領域３で材料の小さなセクションのみがセクション１００２ａと１００２ｂを橋渡しする必要がある場合、単一のＤＥＤデポジターを構成して残りの材料を堆積し、それにより フィクスチャインターフェースノードをインプリメントするように構成することができる。他の実施形態では、インタフェースノード１００６ａ−ｂは、自由度を提供する構造に固定され得、その結果、ＤＥＤデポジターは、部品の方向を制御することにより、ロボットアームに加えて、平らな表面に材料を堆積することができる（すなわち、インタフェースノード１００６ａ−ｂ自身）。
【０１４９】
張り出し構造（overhang structure）を必要とする場合、除去可能なベースプレートを使用することができる。この実施形態のインタフェースノードは、これらのベースプレートを受け入れる機構を含むように３Ｄ印刷することができる。図１１は、張り出したＤＥＤ構造の堆積を可能にするための１対のインタフェースノード１００２ａ−ｂおよび取り外し可能なベースプレート１１３５の正面図である。ＡＭインタフェースノード１１０２ａ−ｂは、ベースプレート１１３５を支持するための溝１１６５を有して示され、これは、ノードと共に３Ｄ印刷または同時印刷され得る。一実施形態では、ベースプレート１１３５は、水冷銅ジャケットを含むことができる。ベースプレート１１３５は、さね（tongue）１１６６を溝１１６５に挿入することにより、インタフェースノード１１０２ａ−ｂに挿入することができる。
【０１５０】
例示的な実施形態では、第１または最初の数層の材料の層は、ベースプレートと組み合わせてＤＥＤを使用して堆積されてもよい。インタフェースノード１１０２ａ−ｂは、追加の自由度を持つ構造に固定することができ、ＤＥＤプロセス中に、電子ビームやレーザなどから放出されたエネルギがベースプレート１１３５に直接伝達されないように移動し、代わりに、先行する各ウェルド/材料ビード１１６０に対して移動する。プロセスは、材料の層１１４２がノード１１０２ａ−ｂおよびベースプレート１１３５の上に堆積されるときに、構造体１１００ｘで始まる。このプロセスは、ノード１１０２ａ−ｂを橋渡しする平坦な表面が得られるまで繰り返されてもよい。このプロセスに続いて、ベースプレート１１３５を除去することができ、第１のＤＥＤ層の上で堆積プロセスを再開することができる。第１の層または最初の数層を機械加工して、実質的に平坦な表面を得て、プロセスを平坦な表面で実行することができる。
【０１５１】
上の図で説明されているプロセスは、部分的または完全に自動化することができる。例えば、図１１に関して、全体のプロセスを自動化することは、造形プレート１１３５が移送されることを可能にし、その結果、複数の構造がほとんどリードタイムなしで製造され得る。
【０１５２】
図１２は、本開示による部品を製造する例示的な方法の流れ図を示す。複雑な機能は、たとえば、製品要件、データモデル、または製造されるコンポーネントの他のソース（１２０２）で識別される。これらの複雑な機能には、予想される、または既知の幾何学的、熱的または複数の材料の要件、厳密な公差の要件が含まれる場合がある。その後、コンポーネントは複雑な機能を持たずに製造されるが、コンポーネントの比較的単純なジオメトリと、コンポーネントが関連するインタフェースノードや他の潜在的な構造に接続できるようにする1つ以上の接続機能が含まれる（１２０４）。いくつかの実施形態では、コンポーネントは、それが関連付けられているインタフェースノードの領域上で個別に、または直接、ＤＥＤを使用することによって構築される。
【０１５３】
インタフェースノードは、ＰＢＦまたは複雑な機能を組み込んだ、別の利用可能なＡＭプロセス（１２０６）を使用して付加的に製造される。ノードのＡＭは、コンポーネントが造形プレート（この場合、ノードは、コンポーネントの製造まで必須的に３Ｄ印刷される）として使用する場合を除く、コンポーネントの製造中または製造後に、生じることができる。
【０１５４】
インタフェースノードは、コンポーネントの1つの機構とインタフェースノードの補完機構（１２０８）を使用して、コンポーネントに接続することができる。最も単純なケースでは、接続機構は、接着剤にすぎない場合があり、ノードとコンポーネントの接続機構は、同一であり、接続に固有の接続機構の補完的な性質を持つ場合がある。インタフェースノードとコンポーネントの両方は、他の構造への接続に、他の接続機構を使用して構築することができる。インタフェースノードとコンポーネント間の接続、およびその他の構造では、複数の接続機構を使用することができる。
【０１５５】
ＡＭインタフェースノードは、コンポーネント（１２１０）との接続に使用される接続機構に加えて、1つ以上の接続機構を使用して、チューブ、パネル、押し出し、別のノード、または別の構造に接続することも可能である。したがって、例えば、インタフェースノードは、コンポーネントを、車両シャーシに接続され得るか、または車両シャーシの一部であり得る接続管と接続するように構成され得る。コンポーネントは、インタフェースノードを介してパネル、または他の構造に接続することも可能である。
【０１５６】
前述の説明は、当業者が本明細書で説明されている様々な態様を実施できるようにするために提供されている。本開示全体にわたって提示されるこれらの例示的な実施形態に対する様々な修正は、当業者には、容易に明らかであり、本明細書に開示される概念は、ノードおよび相互接続を印刷するための他の技法に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本開示全体にわたっ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、言語の特許請求の範囲と一致する全範囲が与えられるべきである。当業者に知られている、または後に知られるようになる、本開示全体にわたって説明される例示的な実施形態の要素に対する構造的および機能的等価物はすべて、特許請求の範囲に含まれるものとする。さらに、本明細書に開示されているものは、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関係なく、公に捧げることを意図したものではない。請求項の要素は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２（ｆ）の規定、または適用される管轄区域の類似の法律に基づいて解釈されるものではない。ただし、要素が「手段」の語句を使用して明示的に記載されていない場合、または方法クレームの場合、要素は「ステップ」の語句を使用して記載されている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2021502269.tif 000006
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2021502269.tif 000014
【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
2021502269.tif 000016
【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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