CN102950820A - 一种蜂窝结构及其成形方法 - Google Patents

Abstract

一种用于成形带的方法和装置，该带配置为当该带在折叠状态时，用于成形蜂窝结构。该带包括第一边缘和第二边缘。当该带在非折叠状态时，该第一边缘的至少一部分不平行于该第二边缘的至少一部分。

Description

一种蜂窝结构及其成形方法

相关申请交叉参考

本申请是于2011年8月22日提交的共同未决专利中请美国序列号No.13/214,848的部分后续，该申请题目是“最小化成形的厚弧形蜂窝芯”，其作为参考引用入本文。

技术领域

本发明通常涉及细胞状结构，特别是，具有非平面形状的细胞状结构。仍更特别的是，本发明涉及一种用于形成细胞状结构的方法和装置，其采用成形为折叠和连接的带，使得细胞状结构具有三维(3D)形状。

背景技术

蜂窝结构，本文也称作“蜂窝芯”、“芯材”或简称作“芯”，一般包括成形为期望形式的多个邻接的矩形或六角形单元。蜂窝结构通常用作结构支撑，因为蜂窝结构的低密度导致其高的强度/重量比。

通常采用薄、平面基材，例如金属或纸，制造蜂窝结构。将这种平面基材切割为狭窄、伸长的条或带，之后将这些条或带折叠或弯曲成具有半六角形峰和谷的波状条。例如，伸长的条材料可在规则空间间隔处刻划。为了形成规则的六角形单元，刻划线应与条的末端平行，并且该材料应沿着刻划线以约60°的角度折叠，先沿着一个方向折叠两次，然后再沿相反方向折叠两次，并且以这种方式持续交叠更替。

之后利用粘合剂、点焊技术、铜焊技术和/或其它已知连接方式将上述得到的折叠条连接在一起，形成具有一系列六角形单元的结构，由此形成平坦或基本平面的蜂窝结构。尽管蜂窝结构中的单元通常是六角形的，但非六角形的单元也可以形成蜂窝结构。

如上得到的蜂窝结构，由具有单元的基本平面的结构组成，上述单元的壁定位在垂直于该结构的平坦表面的方向，由此，该蜂窝结构在平行于该蜂窝结构单元的壁的方向上能支撑大载荷，并且由于单元内是空的，使得蜂窝结构具有低密度。

在多种应用中，需要形成非平面的蜂窝结构。已开发了多种技术和装置用于将蜂窝结构成形为特别的非平面形状。

例如，非限制的，一些用于成形曲面蜂窝结构的当前可用方法，其采用预成形的平面蜂窝结构为起始，将该平面蜂窝结构模制或成形为期望的非平面形状。

作为一个说明性示例，一种在蜂窝结构中制造由小角弯曲组成的轮廓的方法，其包括首先制造一平面蜂窝结构芯材。对该平面蜂窝结构的单元施加力，使该区域的蜂窝单元变形或坍缩，形成期望的小角弯曲。这种蜂窝单元的变形导致蜂窝结构具有小半径弯曲区域，该区域拥有高度与非坍缩区域的单元高度一致的单元。

其它形成造型芯材的方法包括：使预成形的平面蜂窝芯材穿过一系列辊子，从而使六角形单元变形，并使其在不同的方向弯曲。仍进一步的，将芯材成形为期望形状的方法，包括：以平面芯材为起始，强制该芯材抵靠并进入具有期望轮廓的模具。

所有已知的技术都要求对平面蜂窝结构施加力，以使其形成期望形状，这种方法可能导致蜂窝结构中产生不期望的应力。进一步，由于蜂窝单元的壁不再垂直于芯材的表面，导致芯的强度和刚度有所损失。

其它方法通常避免弯曲或折叠完全组装好的蜂窝芯材。作为替代，这些方法从成形平的、矩形条起，该条具有沿着该条长度的多个部分，这些部分由折叠线分隔。该条在折叠线处折叠并连接在一起，以形成期望的蜂窝轮廓形状，而无需向蜂窝芯施加额外的力。

例如，一些方法试图成形具有六角形单元的蜂窝结构，其中一些单元壁拥有渐细的V形折边。通过布置所有的折边的边缘在蜂窝结构的一侧，而所有非折边的边缘在蜂窝结构的相对侧，折边侧比非折边侧短。这便于蜂窝结构曲率半径的变化，从而形成曲面的芯材。

其它方法试图形成矩形条，其中沿着条的长度布置折叠线，使得折叠线之间的部分不再成形为矩形。折线布置在条中，使得当折叠时，条的全部边缘成形为完整的曲面结构。当将折叠条粘结在一起时，得到的芯材具有期望轮廓。例如，日本Laid-Open专利公开No.5825531和美国专利No.5,270,095公开的条，该条具有一些折叠线垂直于条的长度，另一些折叠线倾斜于条的长度。在平面或非折叠状态，这些条的边缘是直的并且形成矩形。在折叠状态，该倾斜的折叠线产生具有直边缘的折叠条，其形成由该折叠线的倾斜角度确定的完整曲面结构。然而，这种方法在使用上受限，因为其可用于制造仅具有单一形状的蜂窝结构。

现在需要的是一种制造轮廓蜂窝结构的简化方法，这种方法不会向蜂窝结构中引入不期望的应力，也不会牺牲蜂窝结构的强度和刚度，并且允许以最少的成形步骤成形具有多种形状和尺寸的造型蜂窝结构，以保证制造成本和时间效益。

发明内容

在本发明的一个方面，一种带被配置为用于当该带处于折叠状态时形成蜂窝结构，该带包含第一边缘和第二边缘。当带在非折叠状态时，第一边缘的至少一部分不平行于第二边缘的至少一部分。

在本发明的另一方面，蜂窝结构包括第一表面、第二表面、至少一个带和多个单元。该至少一个带包括第一边缘和第二边缘。当该至少一个带在折叠状态时，该第一边缘形成第一表面的至少一部分。当该至少一个带在折叠状态时，该第二边缘形成第二表面的至少一部分。当该至少一个带在非折叠状态时，第一边缘的至少一部分不平行于第二边缘的至少一部分。通过该至少一个带的至少部分形成所述多个单元。

在本发明的又一方面，蜂窝结构包括多个单元、第一表面和第二表面。所述多个单元配置为使得多个单元中的一个单元的至少两个封闭平行横截面是不同的。由所述多个单元形成该第一表面和第二表面。

在本发明的又一方面，提供了一种用于形成用于蜂窝结构中的带的方法。成形带的第一边缘和第二边缘，使得当带在非折叠状态时，第一边缘的至少一部分不平行于第二边缘的至少一部分。

在本发明的又一方面，提供了一种形成包括多个单元的蜂窝结构的方法。成形至少一个带的第一边缘和第二边缘，使得当该至少一个带在非折叠状态时，该至少一个带的第一边缘的至少一部分不平行于该至少一个带的第二边缘的至少一部分。采用在折叠状态中的该至少一个带至少部分成形所述多个单元。

本发明的一个方面涉及这样的带，当该带在折叠状态时，该带被配置为用于形成蜂窝结构。该带包括第一边缘和第二边缘。当带在非折叠状态时，该带的第一边缘的至少一部分不平行于第二边缘的至少一部分。

在一个示例中，蜂窝结构还包括第一表面和第二表面。第一表面的至少一部分不平行于第二表面的至少一部分。

在一个变化例中，当带在折叠状态时，该带的第一边缘配置为具有第一期望轮廓，并且该带的第二边缘配置为具有第二期望轮廓。

在一替换例中，具有第一期望轮廓的该带的第一边缘，形成蜂窝结构的第一表面的至少一部分，并且具有第二期望轮廓的该带的第二边缘形成蜂窝结构的第二表面的至少一部分。

在又一示例中，该带还包括多个区段，当带在非折叠状态时，其中在多个区段中的至少一个区段的第一区段边缘不平行于在多个区段中的至少另一个区段的第二区段边缘。

在又一个变化例中，该带还包括多个节点区段和多个非节点区段。多个节点区段和多个非节点区段配置为沿着带交替，使得所述多个节点区段中没有一个节点区段临近所述多个节点区段的另一个节点区段，并且所述多个非节点区段中没有一个非节点区段临近所述多个非节点区段中的另一个非节点区段。

在又一个替换例中，该带还包括在多个节点区段中具有第一区段边缘和第二区段边缘的节点区段，当该带在非折叠状态时，该第一区段边缘和第二区段边缘是线性且平行的；并且在多个非节点区段中具有第一区段边缘和第二区段边缘的非节点区段，当该带在非折叠状态时，该第一区段边缘和第二区段边缘是弯曲且不平行的。

在又一个示例中，该带配置为被折叠，且该带的多个节点区段的至少一部分配置为连接在一起形成蜂窝结构的多个单元。

在又一个变化例中，该带还包括多个区段，其中所述多个区段中的至少一区段包括包含第一曲率半径的第一区段边缘和包含第二曲率半径的第二区段边缘，并且其中第一曲率半径和第二曲率半径是不同的。

在又一个替换例中，该带还包括多个区段，其中所述多个区段中的至少一区段包含至少一区段边缘，该至少一区段边缘具有随着该至少一区段边缘变化的曲率半径。

在又一个示例中，蜂窝结构还包括多个单元，其中带被配置为与另一个带连接以形成所述多个单元的至少一部分。

在又一个变化例中，该带是多个带中的一个，所述多个带被配置为折叠并且连接在一起以形成具有期望的三维形状的蜂窝结构。

本发明的另一方面涉及一种蜂窝结构，其包含第一表面、第二表面、至少一个带和由该至少一个带至少部分形成的多个单元。该至少一个带包括第一边缘，当该至少一个带在折叠状态时，该第一边缘形成第一表面的至少一部分；和第二边缘，当该至少一个带在折叠状态时，该第二边缘形成第二表面的至少一部分。当该至少一个带在非折叠状态时，第一边缘的至少一部分不平行于第二边缘的至少一部分。

在一个示例中，该至少一个带还包括多个区段。当该至少一个带在非折叠状态时，在所述多个区段中至少一个区段的第一区段边缘不平行于在所述多个区段中至少另一区段的第二区段边缘。

在一个变化例中，该至少一个带还包括多个区段。在多个区段中的至少一区段包括具有第一曲率半径的第一区段和具有第二曲率半径的第二区段，并且其中第一曲率半径和第二曲率半径是不同的。

在一个替换例中，该至少一个带还包括多个节点区段和多个非节点区段。所述多个节点区段和多个非节点区段配置为沿着该至少一个带交替，使得所述多个节点区段中没有一个节点区段邻近所述多个节点区段中的另一节点区段，并且所述多个非节点区段中没有一个非节点区段邻近所述多个非节点区段中的另一非节点区段。

本发明的另一方面还涉及一种蜂窝结构，其包括多个单元、通过所述多个单元形成的第一表面和通过所述多个单元形成的第二表面，所述多个单元被配置为使得所述多个单元中的一个单元的至少两个封闭平行横截面是不同的。

在一个示例中，该单元的至少两个封闭平行横截面具有不同的周长。

在一个变化例中，该单元的至少两个封闭平行横截面具有不同的面积。

在一个替换例中，该单元的垂直于通过该单元的中心轴线的至少两个平行横截面具有不同的形状。

本发明的又一个方面涉及一种用于蜂窝结构中的带的方法，其中该带包括第一边缘和第二边缘。该方法包括成形该带的第一边缘和成形该带的第二边缘。当该带在非折叠状态时，该带的第一边缘的至少一部分不平行于该带的第二边缘的至少一部分。

在一个示例中，该方法还包括折叠该带，使得该带从非折叠状态变为折叠状态。当该带在折叠状态时，该带的第一边缘被配置为具有第一期望轮廓，并且该带的第二边缘被配置为具有第二期望轮廓。

在一个变化例中，该方法还包括布置该带用于形成蜂窝结构。该带的第一边缘具有第一期望轮廓，并且形成蜂窝结构的第一表面的一部分。第二边缘具有第二期望轮廓，并且形成蜂窝结构的第二表面的一部分。

本发明的又一个方面涉及一种形成包括多个单元的蜂窝结构的方法。该方法包括成形至少一个带的第一边缘和第二边缘，使得当该至少

一个带在非折叠状态时，该至少一个带的第一边缘的至少一部分不平行于该至少一个带的第二边缘的至少一部分；并且使用在折叠状态的该至少一个带中至少部分形成多个单元。

在一个示例中，至少部分形成多个单元包括折叠该至少一个带，使其从该至少一个带的非折叠状态变为折叠状态。

在一个变化例中，至少部分形成多个单元还包括将在折叠状态的该至少一个带的节点区段连接在一起，以便至少部分形成多个单元。

在一个替换例中，权利要求26所述的方法还包括：将该至少一个带的节点区段与至少一个带的其它节点区段连接在一起，以便至少部分形成多个单元。

如上所述的术语“示例”、“变化例”和“替换例”可互换使用。

通过一个或更多的不同示例单独或结合所阐述的本发明多个方面中的这些和其它特征和优点，在阅读后续说明、附图和权利要求后变得显而易见。附图只用于示意目的，而无意限制本发明的范围。

附图说明

参考附图说明本发明的多个方面，其中：

图1是依据本发明一个方面的以方框图形式的制造环境示意图；

图2是依据本发明的一个方面的示例蜂窝结构的透视图；

图3是依据本发明一个方面的制造蜂窝芯的方法的步骤示意图；

图4是依据本发明的一个方面的用于确定蜂窝结构单元形状的方法的第一实施例的步骤示意图；

图5是描述依据本发明的一个方面确定蜂窝芯单元形状的示意图；

图6是依据本发明的一个方面的确定用于制造蜂窝芯的带的形状的方法的第一实施例的步骤示意图；

图7是描述依据本发明的一个方面确定用于制造蜂窝结构的带的形状的性示意图；

图8是描述依据本发明的一个方面确定用于制造蜂窝芯的带的区段的形状的性示意图；

图9是依据本发明的一个方面的确定构成用于制造蜂窝芯的平带的形状的几何形状的示意图；

图10是示出依据本发明的一个方面将多个带连接在一起以制造蜂窝芯的透视图；

图11是依据本发明的一个方面的飞机示意图；

图12是依据本发明的一个方面的蜂窝结构示意性俯视图；

图13是依据本发明的一个方面的在多个单元排中一个单元排的一部分的示意性俯视图；

图14是依据本发明的一个方面的单元排的一部分的示意性俯视图；

图15是依据本发明的一个方面的单元排的一部分的示意性俯视图；

图16是依据本发明的一个方面的单元排的一部分的示意性俯视图；

图17是依据本发明的一个方面的由多个带形成的示例蜂窝结构的示例性示意图；

图18是依据本发明的一个方面的由单个带形成的蜂窝结构的示例性示意图；

图19是依据本发明的一个方面的蜂窝结构的可能形状的示意列表；

图20是依据本发明的一个方面的以流程图形式示意的形成蜂窝结构的过程；和

图21是依据本发明的一个方面的以流程图形式示意的形成用于创建蜂窝结构的带的过程。

现在将参照这些附图，其中相同的元件以相同的参考标记显示。

具体实施方式

以下内容描述了以最少形成步骤和应力从多个带制造具有期望几何形状的弯曲蜂窝芯的改进的方法和材料，包括确定用于制造具有期望形状的至少部分弯曲蜂窝芯的优选带几何形状的方法。本领域技术人员可以知晓，本文公开的方法和材料的原理可用于形成多种带几何形状，并且由此，形成具有多种几何形状的蜂窝芯结构。

本文所采用的术语“几何形状”或“几何”，当涉及带时意味着带的形状和尺寸、带中的折叠线位置和带边缘的结构(例如，直边缘或弯曲边缘)，并且，当涉及蜂窝芯时，指的是该芯的形状和尺寸、芯内的单元的形状和尺寸，和芯的内表面和外表面的形状和尺寸(例如，弯曲和/或平面)和芯轴线的方向。

例如，非限制性的，本文公开的原理可用于形成蜂窝芯，该蜂窝芯具有，例如包括弯曲的几何形状，该弯曲的几何形状包括具有任意曲率的圆柱体的任何径向部分(例如具有半圆形横截面的“半圆柱形”管)或整个。一般，圆柱形状具有中心轴线和外表面和内表面，外表面和内表面一起限定了厚度。厚度和轴线二者可随着圆柱体逐点改变。换言之，圆柱形状的轴线具有沿着圆柱体轴线变化的曲率，圆柱形状的厚度也可改变。

由法线平行于圆柱体的轴线的平面截取的圆柱体的横截面形状，也可随着轴线的长度变化，并且可具有变化的偏心度、半径和其它参数。因此，本文所采用的术语“圆柱体”或“圆柱形”不局限于具有直线轴线和恒定圆形横截面的常规圆柱体，而可以涉及任何具有围绕直线或弯曲轴线的变化横截面的多种管状几何体，包括，例如，弯曲的雷达天线罩、圆锥形或其他圆柱形形状。该术语“圆柱体”或“圆柱形”和“管”或“管形”在整个说明书中可交替使用。可以理解的是，依据本发明的教导，可依据其使用需求改变这种蜂窝芯的几何形状、组成和结构。

现转向附图，具体是附图1，依据本发明一个方面的以方框图描述的制造环境示意图。在图1中描述的制造环境100可以是一个环境的示例，其中可制造夹层结构102。

如图所示，夹层结构102可包括第一表皮104、第二表皮106和芯108。芯108可位于第一表皮104和第二表皮106之间。特别是，夹层结构102可通过以下方法制造：将第一表皮104和第二表皮106附着于芯108，使得芯108被夹在第一表皮104和第二表皮106之间。在一个说明性示例中，夹层结构102为夹层复合结构105的形式。

在这些说明性示例中，芯108可采用蜂窝结构110实现。如本文所采用的，蜂窝结构110包括具有薄垂直壁的中空单元的阵列。在一个说明性示例中，这些垂直壁是基本上垂直于第一表皮104和第二表皮106。

例如，蜂窝结构110可包括多个单元112。在一些情况下，单元112可组织为多个单元排113。每个单元112可以是柱状的，并且其形状选自例如而非限制性的：六角形、矩形、正方形、八角形、五边形、三角形、圆形、椭圆形或一些其它形状。在一些情况下，每个单元112可具有接近上述形状之一的形状。

可排布单元排113，使得邻近的排排列为基本上相互平行。依赖于执行情况，可相对于蜂窝结构110的整体形状以任意取向的方式排布单元排113。例如，可相对于蜂窝结构110的纵轴线取向单元排113是平行的、垂直的或有一些角度的。

在这些说明性示例中，形成蜂窝结构110，使得该蜂窝结构110具有期望的三维(3D)形状114。在一个说明性示例中，期望的三维形状114选自例如，而非限制性的：存储于数据库117中的一套形状115。本文所采用的，术语“一套”意味着一种或更多种。以这种方式，一套形状可以是一种或更多种形状。

选自数据库117的形状可以是由第一表面形状120和第二表面形状122形成的三维形状。第一表面形状120可以是，例如，外表面形状，此时第二表面形状122可以是，例如，内表面形状。在这些说明性示例中，第一表面形状120的至少一部分不平行于第二表面形状122的至少一部分。例如，非限制性的，期望三维形状114可以是圆柱状的管状、雷达天线罩形状、半球形、棱柱形形状、马蹄铁形形状、多纳圈形形状、弯曲形状、锥形或一些其它形状。

夹层复合结构105的蜂窝结构110具有第一表面116和第二表面118。这两个表面是离散的表面。换言之，第一表面116和第二表面118可以不是实心/实体表面，因为形成蜂窝结构110的单元112在单元112的两端是中空的。成形蜂窝结构110具有期望的三维形状114，使得第一表面116具有第一表面形状120，且第二表面118具有第二表面形状122。由此，蜂窝结构110的第一表面116的至少一部分不平行于蜂窝结构110第二表面118的至少一部分。

在这些说明性示例中，通过多条带126形成蜂窝结构110。采用一种或更多种不同类型的连接技术将这些带连接在一起。可用于连接带126不同类型的连接技术可包括：焊接、铜焊、胶合、固化和/或其它加工类型，但不限制于此。

可依据预定次序连接带126，使得每条带126在蜂窝结构110中具有具体的位置和取向。在这些说明性示例中，当带126相对于彼此布置并连接在一起时，这些带126产生了具有期望三维形状114的蜂窝结构110。特别是，一旦带126连接在一起形成蜂窝结构110，这个蜂窝结构110可以具有期望的三维形状114，而不需要额外的成形操作以得到这种期望的形状。

在这些说明性示例中，制造每条带126具有基于带在蜂窝结构110内的指定方位的几何形状。

例如，带128可配置为具有在蜂窝结构110内的指定方位129。该指定方位129可包括带128相对于蜂窝结构110中的其它带的位置和/或带128的取向。

可由在蜂窝结构110中的带128的任一侧的带的数量来确定带128相对于其它带的位置。例如，每条带126可具有根据带126的次序序列分配的位置。带128的位置可以是在该次序序列中的带128的分配位置。

带128的取向可关于期望三维形状114被限定。例如，非限制性的，当期望三维形状114是圆柱形管状时，可相关于圆柱形状的纵向中心轴线描述带128的取向。在这些说明性示例中，配置所有的带126具有相同的取向。

带128在蜂窝结构110中具有折叠状态152。带128可以沿着折线136折叠，以便于带128从非折叠状态150转变为折叠状态152，该折线136通常排布为横向于带128。在一些情况下，这些折线136可以是假想的折线或概念上的折线。在其它情况下，这些折线136可以采用，例如，墨水、颜料、打孔和/或一些其它标记类型标记于带128上。

在非折叠状态150，带128是平面的。换言之，在非折叠状态150，带128是平坦展开的。基于带128在蜂窝结构110中的指定位置129和带128的折叠方式，制造在非折叠状态150具有预选择的几何形状的带128。

如所述的，带128具有第一边缘138和第二边缘140。成形带128的第一边缘138和第二边缘140，使得当带128在非折叠状态150时，第一边缘138的至少一部分不平行于第二边缘140的至少一部分。特别是，当带在折叠状态152时，可配置第一边缘138具有第一期望轮廓，并且可配置第二边缘140具有第二期望轮廓。第一期望轮廓和第二期望轮廓中至少一个可以沿着整个相应边缘不是线性的。

在这些说明性示例中，带128包括多个区段130。这些区段130可通常由通常横向于带128排列的折线136限定或分隔。

带128的区段130具有第一区段边缘131和第二区段边缘133。成形第一区段边缘131和第二区段边缘133，使得当带128在非折叠状态150时，带128具有特定的几何形状。例如，当带128在非折叠状态148时，区段130的至少一个区段的第一区段边缘不平行于区段130的至少一个其它区段的第二区段边缘。

如一个说明性示例，区段135具有第一区段边缘137和第二区段边缘139。第一区段边缘137的至少一部分可以不平行于第二区段边缘139的至少一部分。在一些情况下，第一区段边缘137的至少一部分和/或第二区段边缘139的至少一部分可以分别不平行于另一个带区段的另一个第二区段边缘的至少一部分和/或另一个第一区段边缘的至少一部分。

此外，带128的区段130的至少一个区段可以具有带有第一曲率半径的第一区段边缘和带有第二曲率半径的第二区段边缘，其中第一曲率半径和第二曲率半径是相同或不同的。在一些示例性示例中，带128的区段130的至少一个区段可以具有至少一个区段边缘，该至少一个区段边缘具有沿着该区段边缘长度变化的曲率半径。

在一些说明性示例中，带128的区段130包括多个节点区段132和多个非节点区段134。在这些示例中，节点区段132和非节点区段134可交替，使得在带128中没有相同类型的两部分相互邻近。

如本文所采用的，带的“节点区段”，例如节点区段132之一，是配置在连接另一条带的相应节点区段的带的区段。换言之，设定带的节点区段，使得另一条带将可与节点区段的一侧接触并且在节点区段的这一侧与带连接。

本文所采用的，带的“非节点区段”，例如非节点区段134之一，可以是带的一个区段，该区段不与另一条带的任何区段接触。换言之，带的非节点区段设置为使得当另一条带与该带连接时，非节点区段的两侧仍是暴露的。

在一个说明性示例中，当带128在非折叠状态150时，在节点区段132中的节点区段的第一区段边缘和第二区段边缘可以是至少部分线性的。进一步，当带128在非折叠状态150时，在非节点区段134的非节点区段的第一区段边缘和第二区段边缘是至少部分弯曲的且相互不平行。

例如，当带128在非折叠状态150时，在节点区段132中的节点区段可以具有线性且平行的第一区段边缘和第二区段边缘。进一步，在非当带128在非折叠状态150时，节点区段134中的非节点区段可以具有弯曲的且不平行的第一区段边缘和第二区段边缘。

在这一示例中，节点区段可以是矩形的，而非节点区段可以是梯形-类型形状的。特别是，非节点区段可以是弯曲的梯形形状。

在这一说明性示例中，当将带128折叠至折叠状态152时，节点区段132的第一区段边缘的至少部分可以是基本相互平行，并且非节点区段134的第一区段边缘的至少部分相对于节点区段132的第一区段边缘可以是呈角度的和/或弯曲的。

进一步，当带128在折叠状态152时，带128的第一边缘138和第二边缘140可以基本上分别与第一表面形状120和第二表面形状122的该部分一致，对应于带128在蜂窝结构110中的设定方位129。特别是，第一边缘138可以基本上与沿着第一表面形状120的弯曲或另一几何特征一致，并且第二边缘140可以基本上与沿着第二表面形状122的弯曲或另一几何特征一致。

沿着第一表面形状120的弯曲可以具有沿着该弯曲长度的一个或更多个不同的曲率半径。类似的，沿着第二表面形状122的弯曲可以具有沿着该弯曲长度的一个或更多个不同的曲率半径。换言之，带128的第一边缘138和/或第二边缘140可以具有沿着这些边缘长度的一个或更多个不同的曲率半径。该不同的曲率半径范围可以在零以上至无穷大之间，当第一边缘138和第二边缘140中的一个的一部分的曲率半径是无穷大时，该部分可以是直的或线性的。

以这种方式，用作产生蜂窝结构110的带126可以以多种不同方式实施。在一个说明性示例中，每条带126可以以类似于上述带128的方式实施，使得所有的带126在折叠状态150具有相同的几何形状。具有相同几何形状的每条带126与带126具有不同几何形状时相比，可容许更快且更容易地制造带126。进一步，当所有的带126具有相同几何形状时，可更快更容易地实现带126的组装以形成蜂窝结构110。

然而，在一些说明性示例中，带126的一部分可具有与上述带128相同的几何形状，而带126的另一部分可具有不同的几何形状。在其它说明性示例中，可制造各条带126具有不同几何形状。

上述的带128，当在折叠状态152时，可以与在相应折叠状态的至少另一条带连接在一起，以形成组成蜂窝结构110的单元112中的至少一部分。例如，当带128在折叠状态152时，带128的一侧可以与在相应折叠状态的带126中的另一条带连接在一起，以形成单元排113之一。这些带的非节点部分形成单元排中单元的壁。

在这些说明性示例中，可以配置单元112使得单元112中的至少一个单元的至少两个闭合平行横截面是不同的。本文所采用的，单元的“闭合横截面”是具有由单元壁形成的封闭边界的单元横截面。在一个说明性示例中，单元的闭合平行横截面可以是垂直于通过单元的中心轴线的横截面。这些闭合平行横截面可以是相互不同的，其可具有不同尺寸、不同形状和/或不同其他类型。

例如，在一些情况下，单元的至少两个闭合平行横截面可以具有不同的周长。本文所采用的横截面的“周长”是该横截面的边界长度。进一步，在其它情况下，单元的至少两个闭合平行横截面可以具有不同的面积。本文所采用的，横截面的“面积”是该横截面在边界内的面积。在一些说明性示例中，垂直于通过单元的中心轴线的单元中至少两个平行横截面可以具有不同的形状。

当然，在其它说明性示例中，上述带128可以是形成蜂窝结构110中所采用的唯一带。例如，当带128在折叠状态152时，带128可以形成整个蜂窝结构110。带128可以沿着一个方向折叠，周边缠绕，并且之后沿着相反的方向折叠任意次，以形成蜂窝结构110。由于折叠和缠绕了带128，可以将带128的节点区段132连接在一起，使得产生蜂窝结构110的单元112。

与制造需要剪切和连接在一起的多条带相比，制造具有形成蜂窝结构110所需的单条带可以是节约时间和/或可以是更容易的。例如，采用多条带可能需要额外的努力和时间，以在折叠并连接不同带以形成蜂窝结构110的过程中保持带的轨迹，特别是带具有不同几何形状时。

在这些示例性示例中，用于形成蜂窝结构110的不同的带126可以由任意数量的不同材料组成。在一些情况下，所有带126可由相同类型的材料或材料的组合组成。在其他情况下，不同的带126可由不同类型的材料或材料的组合组成。带126可以由，例如但不限于：金属、金属合金、陶瓷材料、塑料材料、复合材料、碳纤维增强塑料材料、非金属纤维增强塑料材料、铝、钛和/或其它类型材料组成。在一些情况下，一条或更多条带126可由相同和/或不同的材料的层组成。

图1所描述的制造环境100不意味着暗示可以实施说明性实施例的方式的物理或建构限制。可采用其它组件添加或取代上述之一。一些组件是可任选的。同时，呈现这些方框以阐述一些功能性组件。当在说明性实施例中实施时，这些方框中的一个或更多个可以结合、划分或结合和划分成不同的方框。

现参考附图2-10，它描述了实施附图1所述蜂窝结构110的一种方式。在附图2-10中，描述了通过六角形单元形成蜂窝结构的一个示例。

现转向附图2，依据本发明的一个方面描述了芯的示意图。在图2中，芯200可以是图1中芯108的一种实施的一个示例。芯200可以是在这些说明性示例中的蜂窝结构。换言之，芯200可以采用蜂窝结构实施，例如图1中的蜂窝结构110。

为了便于描述，芯200显示为具有直线轴线204和厚度212的规则圆柱体形状。芯200包括一系列折叠的以并排方式连接在一起的带205。带205精密成形，使得当带205折叠并连接在一起时，其形成期望的弯曲的蜂窝几何形状，包括一系列邻接的六角形单元202，这些六角形单元202从芯的外表面向芯的内表面延伸的并具有厚度212。以这种方式将足够数量的带205连接在一起，可形成具有期望曲率的圆柱状的几何形状的任意部分。

每个邻接的单元202包括多个壁和分别对应于芯200的外表面和内表面的顶部和底部六角形面，该壁包括节点壁和非节点壁。节点壁214是提供用于将两个相邻带205连接在一起的面的壁，如图10所示。非节点壁216是包括单元202的所有其它壁。如下所述，节点壁214是从顶面向底面内部渐细的，使得顶面面积大于底面面积，并且每个单元202具有渐细的楔形。不同于从平面蜂窝芯制造弯曲的蜂窝芯的方法，从平面蜂窝芯制造弯曲的蜂窝芯的方法可要求向平面蜂窝芯施加更强的力，本文所提供的方法和材料容许制造最简化成形的具有期望曲率的蜂窝芯，而无需施加强力。

图9中显示了带几何形状的具体示例的特写图，该带几何形状可用于形成如图1所示的规则圆柱体蜂窝芯。带900处于非折叠或平面状态。由于圆柱体是规则的，带900的几何形状也是规则的——其包括跟随有梯形区段802的矩形区段804的重复系列。然而，应当理解的是，对于较不规则的芯几何形状，带的几何形状不是必须规则的。因此，对于不规则成型的蜂窝芯，带可包括一系列具有彼此不同形状的区段。本文所采用的术语“区段”涉及包括带的离散的形状，例如矩形804和梯形802。在矩形区段804中，顶部边缘和底部边缘是直的并且垂直于形成该区段侧边缘的折线。在梯形区段802中，顶部边缘和底部边缘是弯曲的，以与形成的蜂窝芯的内表面和外表面的曲率一致或匹配。

如上所述，可依据期望的蜂窝芯几何形状改变这些区段形状。应当理解的是，带的几何形状由这些区段的形状所限定。例如，根据以下情况限定图9中带900的几何形状：将具有规定形状的矩形区段与具有限定形状的梯形区段连接在一起，等。区段形状的这种特殊结合的结果就是，当带在平面或非折叠状态时，带的边缘整个是沿着带的长度“弯曲的”。然而，这个曲率是不必须出现在所有依据本发明原则所用的带的几何形状中。然而，当折叠时，折叠的带的边缘是直的。

除了通过蜂窝芯200的几何形状限定外，带900的几何形状还可由单元202的形状限定。在图2中，这些单元是延长的、渐细的六角形单元。优选地，这些单元的形状被确定，且之后基于单元的形状确定带的几何形状。以下参考附图4和5及附图6-9描述更具体的细节。图9公开了一个优选的用于确定带几何形状的方法。

在具有依据本发明原则形成的不同几何形状的带之间的共同特征是，设计带的每个区段的边缘是精确地或非常接近地匹配其形成的蜂窝芯的部分的形状。对于图9中描述的示例带900，边缘818是弯曲的。当这条带900是折叠的时，如图8所示，图8描述了嵌入规则圆柱体的折叠带的区段的特写图，边缘818匹配由其形成的蜂窝芯的外表面区段的曲率。由椭圆形824表征这个曲率。如图所示，边缘818匹配该椭圆824的曲率，其表示了在边缘818方向的圆柱状表面的曲率。也可看出，直的而非弯曲的边缘816，匹配由此形成的蜂窝芯的外表面的部分的形状。因为边缘816平行于圆柱体的轴线，且因为圆柱状表面简单地是沿该方向的直线，“匹配”该直线的边缘816是不弯曲的。以下公开详细说明了确定带、边缘和区段的几何形状的方法。

本文所讨论的多种物体的形状可以采用几何原理确定。一些几何确定可以采用基本的数学原理做出。然而，对于复杂形状，当可采用基本的数学原理时，考虑采用数值方法来确定这些物体的形状是更实用的。由于采用数理方法确定复杂几何形状的最有效工具之一是3D CAD软件，本文所提供的一些内容将参考这类软件的操作指导。事实上，任何可以进行这些操作或等同行为的3D CAD软件包，应适合于做出本文公开的几何确定的任务。一种这类软件包是来自法国、Vélizy-Villacoublay的Dassault Systèmes的CATIA。

现参考附图3-10，依据说明性实施例描述了用于制造具有期望弯曲几何形状蜂窝芯的过程的附图。在附图3-10中描述的过程可以是一种方式的示例性示例，其中芯，例如图2中的蜂窝芯200可以由期望弯曲几何形状形成。

现转向附图3，依据本发明的一个方面描述了流程图形式的形成蜂窝芯的一般过程的示意图。这个过程可参考数学表征或采用计算机模型表征的多种几何形状。

在步骤300中，选择需要建立的蜂窝芯的内表面和外表面形状。这些表面表现了采用本发明的方法制造的最终产品的内壁和外壁。由此，以数学参数化或3D CAD计算机模型的形式为期望管状形状的内表面和外表面提供期望的管状形状。应当理解的是，这种管状形状可以是多种的弯曲圆柱状几何形状。

还应当理解的是，这些内表面和外表面可以是多种方式。特别是，内表面和外表面可以表现蜂窝芯的实际几何形状的近似。进一步，内表面和外表面可以表现蜂窝芯的“意欲的”整体形状。然而，这些表面可以不必然表现实际完成的蜂窝芯产品的几何形状。

例如，图7描绘了内表面705和外表面703，其都是圆柱形状。然而，例如从图2中可以看出，蜂窝芯的实际形状是由多个六角形单元组成的复合结构，所述多个六角形单元一起形成圆柱形状。由此，内表面和外表面是用于设计具有期望整体形状的蜂窝芯的简单分析工具。

在步骤302中，选择带的取向。这些带沿着蜂窝芯平放的方向。带取向涉及蜂窝芯单元的形状及带本身的几何形状。优选地，应当选择带取向使得可采用最少数量的不同带几何形状来制造蜂窝芯。希望使用尽可能少的带几何形状来保证成本和制造时间效率。这可由以下方法实现：确定圆柱体对称的方向，之后选择带取向使得其对准该对称。如果这被最佳地实现，可采用相同几何形状的带以形成整个圆柱状芯。参考附图4-9，以下描述进一步的细节。

在步骤304中，确定形成蜂窝芯的单元的样式的形状、尺寸和位置。每个单元具有内面和外面，其分别位于圆柱状芯的内表面和外表面上。单元的形状可以是预知或预确定的。替换地，可采用如图4和5公开的步骤确定单元的形状。需要确定的带的几何形状是基于确定的单元形状。

通常，例如如图2所示，成形并布置单元202使其形成互锁单元202的交错系列是有益的。虽然这一般通过选择六角形单元来实现，但是多种互锁单元是已知的，并且可依据本发明的教导用于本发明。可采用任何多边形，包括具有弯曲边缘的形状。优选地，成形单元使得节点-壁大体平行于带取向，以便邻近带之间的连接。从来自SAE InternationalWarrendale，PA，USA的用于产品编码AMS4177的标准文件中可以找到非六角形的一个示例。该文件中描述的单元形状具有不规则形状，其可称作具有宽的、弯曲的、碗状底部和狭窄三角形顶部的“阔边帽”。这些形状形成单元的互锁样式，其中两个邻近单元的碗状部分之间的间距与在交错位置的另一单元的狭窄三角形顶部形状是相同的，并且类似的，两个邻近单元的狭窄三角形顶部之间的间距和在交错位置的另一单元的碗状底部形状是相同的。

在步骤306中，基于在步骤304种确定的单元样式来确定构成圆柱状蜂窝芯的带的几何形状。参考附图6-9，以下更细节地描述用于确定这些带的几何形状的方法。

可以考虑，确定物理物体的几何形状的步骤304和306可以利用数学原理、计算机方法或二者的一些结合来进行。

在步骤308中，将由期望材料制成的平带剪切为在步骤306中指定的几何形状。

在步骤310中，将剪切的带并排排列，并且在节点壁处使得邻近的带连接在一起。可以在将带连接在一起之前预折叠带。替换地，可以在平的时候，在折叠之前，将带沿着折叠线预压、连接在一起，并且之后展开至期望形状。如本文所采用的，“预压”意味着将带预划痕或预弯，使得在施加合适的力的时候，带在折叠线处弯曲。通过带几何形状的作用，形成期望的芯几何形状。替换地，不需要预压带。代之，当将两条带连接在一起时，带的连接在一起的部分(即节点-壁)相比于带的其它部分是更坚固的和/或更硬的。当展开连接的一堆带时，非连接区段弯曲，同时连接部分维持基本刚性。由此，展开的一堆带将形成期望的单元形状。参考附图10，以下进一步解释排列和连接带的细节过程。

现参考图4和5，公开了一种用于确定构成蜂窝芯的单元的样式的形状的方法。应当理解的是，这些方法以几何形状为参照，该几何形状可用数学参数化或3D CAD模型表征，并且可采用基本的数学原理或数值方法或CAD软件来确定本文所公开的形状。

图4是用于确定单元形状的步骤示意图，而图5提供了一个示例圆柱形几何形状的描述，其说明了进行那些步骤的一个示例。期望的圆柱芯几何形状500在这个示例中表现为中空圆柱体，具有内表面502和外表面504，并且不具有在图2中描述的六角形单元。一旦全部带被制造并连接在一起，该芯几何形状表现该蜂窝芯将最终具有的期望整体结构。

在步骤400中，选择将制造的蜂窝结构的期望几何形状，并且以期望形状的外表面和内表面的形式提供该期望几何形状。可用CAD模型或数学几何形状描述来表征这种几何形状。图5中描绘的中空圆柱状几何形状500是具体期望形状的一个示例。如上所述，期望几何形状可以包括任意具有曲率、厚度或横截面变化的多种中空管状形状。

图5中描绘的芯几何形状500具有内表面502和外表面504。该内表面502和外表面504都是圆柱状的，但具有不同的半径。内表面502嵌入外表面504内，以形成具有厚度的中空圆柱管，该厚度由两个半径之间的差值所定义。用于制造这个形状的带(该图中未示出)将具有近似等同于该厚度的高度。这个示例形状是简单的具有直线轴线和恒定横截面的中空规则圆柱体。

通过以期望二维横截面(例如，六角形)的形式选择单元的“形状”，并且将所选择的二维横截面投影在圆柱体的内表面和外表面上来确定每个单元的形状。如上所述，虽然通常以六角形的形状形成单元，但是也替换择很多其它形状。

在步骤402中，选择期望的横截面和从横截面到圆柱体轴线的距离。取向这种期望的二维横截面，使得在横截面的中心该横截面垂直于圆柱体的半径。

如果圆柱体500的轴线510没有弯曲，那么其对于使得在期望二维横截面中至少两个边缘相互近似平行是有利的，因为这提供了用于使邻近带粘附在一起的表面。这两个边缘对应于单元中的节点壁。类似的，如果圆柱体500的轴线510具有弯曲，其对于使得在二位横截面中的两个边缘平行于轴线弯曲的半径是有利的，因为这有利于平行于圆柱体轴线弯曲的半径的邻近带之间的连接。同样，这些两个边缘对应于单元中的节点壁。这些两个边缘的取向对应于“带取向”，这是沿着带位于其中的芯表面的方向。这些两个边缘应大致与带取向对准，由此邻近带中的这些边缘将相互平行。

在如图5所示的示例中，选择规则六角形506为期望的二维横截面506，并且规则六角形506的中心508离圆柱体500的轴线510为期望的距离X。

在步骤404中，二维横截面是投影于圆柱体的外表面和内表面以分别形成单元的外面和内面。可通过从横截面的顶点向圆柱体的轴线划线来完成该投影。优选地，划线至轴线上的两点。为了实现这个，将横截面的顶点分为两组，这两组通过垂直于轴线510并且穿过横截面506的中心508的线来分隔。这两组在横截面的中心508的相对侧面上。将来自相同组中的每个顶点的线划至轴线上的相同点，如图5所示。优选地，这些线中的一条垂直于轴线，而其它线不必须垂直。该垂直线从平行于带取向的平面上的顶点开始划，并且二等分横截面。

在图5中，线514从横截面的顶点516划至圆柱体500的轴线510。这导致楔518从横截面506插向圆柱体500的轴线510，并且分别在内表面502和外表面504产生内投影522和外投影520。

在步骤406中，外面和内面的顶点由形成单元的边缘连接。其结果是形成蜂窝结构的一个单元的单元形状和单元位置，该蜂窝结构具有由单元的壁高度所定义的厚度。在图5中，可以看到单元512。

在步骤408中，为了期望的在整个圆柱体蜂窝结构上的单元的足够数量，确定单元形状和位置。如果圆柱体在形状上足够规则(例如，具有恒定横截面、恒定轴线曲率或零轴线曲率)，可在圆柱体的一部分或整个圆柱体重复确定的单元形状。在那种情况下，只需要确定单元形状一次，或者有限数量次。如果圆柱体不足够规则，根据需要确定用圆柱体每个点的单元形状。

例如，对于具有直线轴线和恒定圆形横截面的规则圆柱体，单元的形状将在圆柱体上的任何点都是相同的，因为圆柱体几何形状完全一致。

在另一方面，对于渐细的圆柱体(即截头圆锥或圆锥形的圆柱)，单元形状可从渐细圆柱体的一端到另一端变化。然而，如果渐细圆柱体是径向对称的(例如，其具有从圆柱体的一端向另一端减小半径的圆形横截面)，那么可围绕对称轴线重复单元的样式(例如，可采用相同的单元样式用于位于沿渐细圆柱体长度方向上的单元的样式)。这些对称类型的任一种都可用于确定在整个圆柱体中带的几何形状相同的程度(并且由此选择期望的带取向)。彼此相同的单元形状序列(即使在每个序列中的所有单元可能不具有相同的形状)容许产生对应于单元形状的相同序列成形的相同形状的带。优选地，选择带取向使得带与单元形状的相同序列的方向一样。

如果圆柱体的轴线是弯曲的，那么单元的形状沿着围绕圆柱体的轴线的方向变化。如果圆柱体的轴线具有恒定的曲率，那么存在对称性(围绕弯曲的轴线旋转)，并且在该对称方向上存在相同的单元样式(例如，对于环形，或者环形的一部分，在平行于圆柱体横截面的方向上存在相同的单元样式)。额外的这种对称性可被确定并且与确定合适的带几何形状有关，下面将更详细讨论。

图6-9描述了一种确定包括蜂窝芯的带的几何形状的方法。这种方法从步骤600开始，通过提供以数学语言或计算机模型的形式表征具有预定单元形状样式的蜂窝芯圆柱体。这种表征既可以是预定义的或采用上述内容确定的。分析蜂窝芯的整体几何形状及单元的几何形状以确定用于形成蜂窝芯的带的几何形状。虽然图4B-4D提供的几何形状示例是具有大致相同六角形单元的规则圆柱体(直线轴线，恒定圆形横截面)，但是本文公开的原则可广泛应用于多种圆柱状几何形状。

分析在圆柱体中的单元的计算机模型表征或数学表征，并将其“划分”以形成半体单元的至少一个线性序列。术语“划分”涉及数学或计算机操作，其中通过表面例如平面“切割”被限定的几何形状，以确定该被限定几何形状的部分的形状。划分的方向大致跟随带取向的方向。更具体地，通过邻近在带取向方向上的临近单元的节点壁的表面划分在圆柱体中的单元的表征。成形这个表面以跟随带取向并且邻近单元的节点壁。进一步，可以替换地将每个表面划分为两半，并且之后使其临近蜂窝芯的单元。为了获得半体单元的线性序列，在步骤602中，提供至少两个这样的表面——这两个表面“包围”具有交替取向的半体单元的序列。本文也将这些划分的表面称作“划分壁”。

在图7中，显示了两个这样的划分壁701、702。为清楚起见，图7只描绘了在圆柱体700中的单元的一小部分。这些壁沿着圆柱体在平行于圆柱体700的轴线710的方向，并且具有平行于圆柱体500的半径708的高度706。需要指出在该示例中，带取向是在平行于圆柱体的轴线710的方向，这是为何表面701、702沿着该方向。

在步骤604中，确定半体单元的线性序列。这一序列是在具有两个相邻划分表面的芯的模型上进行切割操作(例如，用CAD软件)的结果。

在图7中，在两个相邻的划分壁701和702之间，显示了半体单元720的线性序列。半体单元720的这种线性序列包括一系列在交替取向的半体单元。每个半体单元具有单元壁。

在步骤606中，确定在半体单元的线性序列中的每个壁的形状。在图7中，半体单元720的线性序列具有组成跟随有节点壁714的非节点壁712的交替序列。应当确定在半体单元的线性序列中的所有单元壁形状。半体单元的线性序列的形状与如下带的形状相同，所述带位于对应于在两相邻划分壁701和702之间的空间的带方位，并且折叠以形成半体单元的线性序列。可以采用CAD软件或对简单几何形状应用数学原理来实现这种带形状的确定。如果带的几何形状是足够规则的(即，如果带包括相同的半体单元)，那么仅必须计算整个带的几何形状的小部分——可对带的整个长度重复这部分。

在步骤608中，基于来自步骤606的壁形状确定平面带的几何形状。这将参照附图9进行详细描述。

在步骤610中，根据需要对于要求形成期望圆柱状几何形状的带的每种类型重复步骤602至608。在描述了规则圆柱体的图7中，只存在一种带几何形状类型。因此，已经确定的带几何形状可用于整个圆柱体，而不需要重复步骤602至606。

图8描述了用于具有规则圆柱状几何形状(恒定圆形横截面，不弯曲轴线)的蜂窝结构的一个完整半体单元720的表征的一部分(在该图右侧)和另一个半体单元的一部分(在该图左侧)的特写图。在该图中的所描述的每个半体单元720具有两个非节点壁802和一个节点壁804。显示了每个壁802、804的顶点806、807、808、809和边缘816、817、818、819。

节点壁804具有顶部边缘816，底部边缘817及两个侧部边缘820。非节点壁802具有两个侧部边缘820，顶部边缘818和底部边缘819。该节点壁804的顶部边缘816和底部边缘817在长度上是相同的，两个侧部边缘820也一样。该节点壁804和非节点壁802的侧部边缘820在长度上也是相同的，且彼此成角度α。可通过延长第一线从顶点809垂直于轴线(该图中未示出)到轴线上的点，并延长第二线从顶点813到轴线上的相同点来确定该角度α。在这两条线之间的角度等于角度α。

非节点壁802的顶部边缘818和底部边缘819具有与芯圆柱体700的几何形状一致的曲率。因为顶部边缘818沿着圆柱体的外表面703，并且底部边缘819沿着圆柱体的内表面705，并且因为外表面703具有比内表面705更大的半径，所以顶部边缘818比底部边缘819长。

通过使平面与圆柱体700的外表面703相交来将顶部边缘818成形为类似椭圆形的弧区段。该平面平行于圆柱体的半径，并且包含顶部边缘818的两个顶点807、806。类似的，通过使平面与圆柱体的内表面交叉来将底部边缘819成形为椭圆形的弧区段。该平面平行于圆柱体的半径，并且包含底部边缘819的两个顶点809、808。如果成形单元近似为规则六角形，这些平面可以近似为平行于半径且相对于轴线旋转大约120度的平面。在图8中，没有直接显示这些平面——只显示了平面分别与圆柱体的内表面705和外表面703的交叉。这些交叉是内椭圆弧822和外椭圆弧824，都沿着圆柱体700的表面。

用于确定边缘818-819的形状的计算可通过将边缘818-819近似为具有与圆柱状表面的半径相等的半径的圆弧来简化，其中弯曲边缘818-819位于上述圆柱状表面上。进一步，可将弯曲的顶部或底部边缘的弧长度近似为Θ·R，其中Θ等于由弯曲边缘818-819横穿通过的角度。如果单元的尺寸比圆柱体的半径小很多，那么这些近似是基本适用的，但是当单元尺寸变得接近于圆柱体尺寸时，这些近似变得不准确。

尽管如上描述和说明的带在圆柱芯几何形状所有方位上都是相同的，但是变化的芯几何形状可要求不同几何形状的带。出于制造目的，含有最小数量的带几何形状是有益的。

对于一些圆柱形状，只需要制造一个带几何形状。对于其它，需要制造少量带几何形状。对于最复杂的圆柱几何形状，将需要根据其方位定做每条带。

在圆柱几何形状中径向对称性的存在，允许沿着平行于该对称性的方向使用相同的带。例如，规则圆柱体具有围绕其轴线的径向对称性，这意味着如果带是沿着垂直于圆柱体轴线的方向上，那么可使用相同的带。渐细的圆柱体或在其中间具有突出部分的圆柱体类似地具有围绕其轴线的径向对称性，因此如果带在由沿着渐细圆柱体的表面和包含圆柱体纵轴线的平面之间构成的交叉线的方向上，可使用相同的带。进一步，对于环形(torus)，其是围绕具有恒定曲率的主轴线的“管”，可使用相同的带只要布置它们使得它们平行于环形的主半径，即，在平行于该环形主半径的方向围绕“管”。换言之，对于在平行于环形主半径方向上被围绕环形的“管”的单元的样式，存在相同的单元的样式。这是因为环形是围绕主轴线具有径向对称性的结构——该主轴线是围绕其缠绕环形的“管”的轴线。

尽管一些圆柱体几何形状可能不具有沿着它们整体长度的这些特征中的任何一个，然而一些圆柱体几何形状仍可以划分为多个区段，每个区段具有这些特征(例如，环形的多个区段在它们的尾端连接并且相对于彼此旋转，或者环形区段跟随渐细的直圆柱状区段)。对于这些圆柱体，每个区段可采用相同的带制成。

进一步，对于不精确匹配具有上述特征(例如对称性)的“理想”形状之一、但是几乎匹配这种理想形状的任何期望几何形状，可采用上述方法制造理想形状，并且之后形成(例如，可通过施加力改变圆柱体的形状)期望的非理想形状。尽管在这种情况下要求一些成形，但是与从平面芯材形成形状比较，这种成形将是最小的。

如图9所示，一旦确定了所有边缘的形状并由此确定了半体单元的壁，可确定平面、非折叠带900。图7中描述的带几何形状对于形成具有恒定圆形横截面和直线轴线的规则圆柱体是合适的。非折叠带900的形状是平面形状，其包括由折叠线分隔的连续区段，每个区段具有等同于在半体单元720的线性序列中的每个半体单元的壁的形状。

该区段具有与线性序列720中的壁相同的次序和形状。该区段的边缘的形状也与对应壁边缘形状相同。因此，第一区段804具有与节点壁804相同的形状，第二区段802具有与非节点壁802相同的形状，等。进一步，在平面带900中的该区段的次序与如图7和8所示的单元壁的次序相同。

如图9所示的平面带900是沿着其长度弯曲的。这一弯曲不必是光滑弯曲，而是通过矩形区段802和梯形区段804的交替直-弯-直边缘形成，同样还由于所有梯形区段804的短边指向相同的方向的事实。除了如图9所示的具体带几何形状外，沿着平面带长度的弯曲也可伴有剪切形成其他圆柱体几何形状的带几何形状。对于每个这样的圆柱状几何形状，形成圆柱体的弯曲的平面带的曲率将是由于非矩形区段形状和弯曲区段边缘的结合。

当折叠如图9所示的带900时，如图10所示，带的边缘沿着带长度变直。一些弯曲存在于对应形成的圆柱体的弯曲的方向。对于用于形成其他圆柱体几何形状的带，当折叠时，这些带沿着它们的长度可能不是直的。例如，对于用于形成具有弯曲轴线(并且由此外表面在平行于该轴线的方向上是弯曲的)的圆柱体的带，该对应的折叠的带可以是沿着其长度弯曲的，以匹配圆柱体的弯曲表面。

当确定平面带形状900时，通过常规方法例如冲压或压制装置从基础材料例如金属或纸中剪切出实体带。之后将这种实体带折叠以匹配在圆柱芯中的单元的形状。

该分隔在带中的区段的边缘820表现了在此处将折叠或弯曲的线，本文将其称作“折叠线”。折叠该平面带形成对应于半体单元的线性序列的具有槽和脊的波状带。应使得向带成形为单元的角度折叠该带。

对于如图4C所描述的单元形状，通过何种壁、节点区段804或非节点区段802、折叠线820围绕来确定折叠的方向。如果两条折叠线820围绕节点壁804，那么在那两条折叠线处在彼此相同的方向折叠。如果两条折叠线围绕非节点壁802，那么在这两条折叠线处在彼此相反的方向折叠。以这种方式，实现两条折痕在一个方向、随之两条折痕在相反方向的重复样式，并且形成一系列半六角形半体单元。通过半体单元的形状确定折叠的角度。对于规则六角形，以约120°折叠。

如图10所示，一旦切割并折叠带900，其将连接在一起形成组成圆柱芯的六角形单元线性系列。应将带在它们的节点壁804连接在一起。以这种方式增加带，直到将形成期望芯几何形状所要求的数量的带连结在一起。

如果带是预折叠的，那么完成了圆柱芯。替换的，如果带是简单预压的，那么当需要组装成完整结构时，可拉开带使得结构展开并且将带成形至最终期望的结构。该带的展开装配可以被硬化或以其他方式固化至合适几何形状。当要求最小成形时，本发明的教导可用于制造具有多种几何形状的弯曲的蜂窝芯。

现参考图11，依据本发明的一个方面描述了飞机的示意图。在这个说明性示例中，飞机1100具有附着于机身1106上的机翼1102和另一个机翼1104。飞机1100可包含附着于机翼1102上的引擎1108和附着于另一个机翼1104上的另一个引擎1110。机身1106可具有尾部1112。水平稳定器1114、另一个水平稳定器1116和垂直稳定器1118可附着于机身1106的尾部1112。

机身1106可由具有圆柱形状的复合结构组成，以形成机身1106的圆柱形状1119。将这个复合结构的表皮(未示出)移除，可以见到该机身1106的暴露部分1120。在这个暴露部分1120中看到蜂窝结构1122。该蜂窝结构1122是形成机身1106的复合结构的芯。

此外，将这个复合结构的表皮(未示出)移除，可以看到附着于机身1106上的整流装置1130的暴露部分1124。在这个暴露部分1124中看到蜂窝结构1126。该蜂窝结构1126是形成整流装置1130并具有圆锥形状1128的复合结构的芯。

将这个复合结构的表皮(未示出)移除，可以看到机身1106的机头部分1138的暴露部分1132。在这个暴露部分1132中看到蜂窝结构1134。该蜂窝结构1134是形成机头部分1138并且具有圆锥形状1136的复合结构的芯。

进一步，将这个复合结构的表皮(未示出)移除，可以看到机翼1104的暴露部分1140。在这个暴露部分1140中看到蜂窝结构1142。该蜂窝结构1142是形成机翼1104并且具有弯曲形状1144的复合结构的芯。

进一步，将这个复合结构的表皮(未示出)移除，可以看到机身1106的机翼1102的暴露部分1146。在这个暴露部分1146中看到蜂窝结构1148。该蜂窝结构1148是形成机翼1102并且具有弯曲表面1150的复合结构的芯。

仍进一步，将这个复合结构的表皮(未示出)移除，可以看到机身1106的尾部1112的暴露部分1152。在这个暴露部分1152中可以看到蜂窝结构1154。该蜂窝结构1154是形成尾部1112并且具有圆锥形状1156的复合结构的芯。

将这个复合结构的表皮(未示出)移除，可以看到机身1106的垂直稳定器1118的暴露部分1158。在这个暴露部分1158中可以看到蜂窝结构1160。该蜂窝结构1160是形成垂直稳定器1118并且具有弯曲形状1162的复合结构的芯。

此外，将这个复合结构的表皮(该图中未示出)移除，可以看到引擎1110的吊舱1166的暴露部分1164。在这个暴露部分1164中可以看到蜂窝结构1168。该蜂窝结构1168是形成引擎1166并且具有弯曲形状1170的复合结构的芯。

在这个说明性示例中，蜂窝结构1122、1126、1134、1142、1154和1160可以是用于图1中所描述的蜂窝结构110实现的示例。如同所描述的，蜂窝结构可以用于以多种不同形式形成具有不同弯曲性状类型的多种不同结构。

现参考图12，描述了依据本发明的一个方面的来自图11的蜂窝结构1122的示例性俯视图。如同所描述的，该蜂窝结构1122由组织为单元排1202的单元1200组成。

包括单元1200的单元排1202可以是包括图1中的单元112的单元排113的一种实施方式的一个示例。如所描述的，单元排1202对准地平行于轴线1204。在这个说明性示例中，蜂窝结构1122具有弯曲形状1206。该弯曲形状1206可沿轴线1204弯曲。

现转向图13，描述了依据本发明的一个方面的在图12中的单元排1202中的单元排的一部分的说明性俯视图。在该示例性示例中，描述了单元排1300的一部分。单元排1300可以是在图12中的单元排1202中的一个。

在这个示例性示例中，通过连接在一起的第一带1302和第二带1304形成单元排1300。第一带1302和第二带1304可以分别是折叠状态1306和对应的折叠状态1308。第一带1302和第二带1304可以连接在一起以形成在单元排1300中的单元1303和1305。

如所描述的，第一带1302包括节点区段1310、1312、1314、1316和1318及非节点区段1320、1322、1324和1326。第二带1304可包括节点区段1328、1330、1332、1334和1336及非节点区段1338、1340、1342和1344。可以采用举例而非限制性的以下方法将第一带1302的节点区段1310、1314和1318及第二带1304的节点区段1328、1332和1336连结在一起，采用例如但不限于铜焊、焊锡、共固化、共连结、粘结连结和/或一些其它类型的连接技术，形成在图13中所描述的单元排1300的区段。

在这个说明性示例中，单元1303和1305具有六角形形状。然而，在其它说明性示例中，在蜂窝结构中的单元可以具有其它类型的形状。以下图14-16描述了具有非六角形形状的单元的单元排的示意图。

现转向图14，依据本发明的一个方面描述了单元排的一部分的俯视示意图。在图14中描述了单元排1400的一部分。单元排1400可包含单元1403和1405。在这个示例性示例中，单元1403和1405可具有沙漏形状。

如所描述的，可通过第一带1402和第二带1404形成单元排1400。第一带1402可包括节点区段1406和非节点区段1408。节点区段1406和非节点区段1408可沿着第一带1402交替。第二带1404可包括节点区段1410和非节点区段1412。节点区段1410和非节点区段1412可沿着第二带1404交替。

现转向附图15，依据本发明的一个方面描述了单元排的一部分的俯视示意图。在图15中描述了单元排1500的一部分。单元排1500可包含单元1503和1505。在这个说明性示例中，单元1503和1505可具有矩形形状。

如所描述的，可通过第一带1502和第二带1504形成单元排1500。第一带1502可包括节点区段1506和非节点区段1508。节点区段1506和非节点区段1508可沿着第一带1502交替。第二带1504可包括节点区段1510和非节点区段1512。节点区段1510和非节点区段1512可沿着第二带1504交替。

现转向附图16，依据本发明的一个方面描述了单元排的一部分的俯视示意图。在图16中描述了中描述了单元排1600的一部分。单元排1600可包含单元1603和1605。在这个示例性示例中，单元1603和1605可具有胡桃类形状。

如所描述的，可通过第一带1602和第二带1604形成单元排1600。第一带1602可包括节点区段1606和非节点区段1608。节点区段1606和非节点区段1608可沿着第一带1602交替。第二带1604可包括节点区段1610和非节点区段1612。节点区段1610和非节点区段1612可沿着第二带1604交替。

图2-16中的示意图不意味着暗示对可以实现示例性实施例的方式的实体或建构限制。可采用除上述组件外的其它组件，或者可用其它组件替代上述组件。一些组件可以是任选的。

在图2-16中显示的不同组件可以是如下示例性示例：如何将在图1中的方框图中所示的组件实施为实体结构。进一步，在图2-16中所示的一些组件可以与在图1中所述组件结合，或与图1中所述组件一起使用，或者上述两种方式皆有。

现参考图17，依据本发明的一个方面描述了通过多个离散带形成示例性蜂窝结构的示意表征的一个示意图。在图17中，为清晰示意性表征蜂窝结构1700，忽略蜂窝结构1700的厚度。具体地，在图17中表征了蜂窝结构1700的外表面1701。

通过以表征形式示意性显示的离散带1702形成蜂窝结构1700。带1702相互对准平行。尽管带1702可在节点区段连结在一起，但是为了更清楚的显示带1702的离散性质，在图17中没有显示这些细节。

现转向图18，依据本发明的一个方面描述了通过单一连续带形成的蜂窝结构的示意性表征的示意图。在这个说明性示例中，为清晰示意性表征蜂窝结构1800，忽略蜂窝结构1800的厚度。特别的，在图18中表征了蜂窝结构1800的外表面1801。

通过以表征形式示意性显示了单一连续带1802形成蜂窝结构1800。可以将这种带1802缠绕(即改变方向或Z字形)多次，使得带1802的不同区段相互对准平行。

尽管可在带1802的节点区段处将带1802的这些不同区段连结在一起，为了更清楚地显示带1802的连续性质，在图18中没有显示这些细节。本领域技术人员可以理解，可利用混合离散/连续带结构，其中可采用多条连续带形成示例性蜂窝结构，该多条连续带的每一条中具有至少一个方向变化或Z字形。

现转向图19，依据本发明的一个方面描述了用于蜂窝结构的可能形状的列表示例。在图19中，公开了描述形状1902的组的表1900。在这个形状1902的组中，每个形状都是三维形状。以这种方式，可以采用这种形状1902的组中的任何一种实施如图1所述的期望三维形状114。

形状1902的组包含第一形状1904，第二形状1906，第三形状1908，第四形状1910，第五形状1912，第六形状1914，第七形状1916，第八形状1918，第九形状1920，第十形状1922，第十一形状1923，第十二形状1925，第十三形状1927，第十四形状1929，第十五形状1931和第十六形状1933。这些形状中的每一个可由两个表面形状形成。

如描述的，第一形状1904是由第一表面形状1924和第二表面形状1926形成的圆柱管形状。第二形状1906是由第一表面形状1928和第二表面形状1930形成的圆柱管形状。第三形状1908是由第一表面形状1932和第二表面形状1934形成的圆柱管形状。

第四形状1910是由第一表面形状1936和第二表面形状1938形成的瓶类形状。第五形状1912是由第一表面形状1940和第二表面形状1942形成的穹顶形状。

第六形状1914是由第一表面形状1944和第二表面形状1946形成的不规则圆柱管形状。第七形状1916是由第一表面形状1948和第二表面形状1950形成的八棱柱类型形状。第八形状1918是由第一表面形状1952和第二表面形状1954形成的不规则圆柱管形状。第九形状1920是由第一表面形状1956和第二表面形状1958形成的另一种不规则圆柱管形状。第十形状1922是由第一表面形状1960和第二表面形状1962形成的变形的圆柱管形状。

第十一形状1923是由第一表面形状1964和第二表面形状1966形成的弯曲形状。第十二形状1925是由第一表面形状1968和第二表面形状1970形成的弯曲形状。第十三形状1927是由第一表面形状1972和第二表面形状1974形成的另一种弯曲形状。第十四形状1929是由第一表面形状1976和第二表面形状1978形成的不规则弯曲形状。

第十五形状1931是由第一表面形状1980和第二表面形状1982形成的包括弯曲部分和平面部分的形状。第十六形状1933是由第一表面形状1984和第二表面形状1986形成的包括弯曲部分和平面部分的形状。

如上所述的每个第一表面形状和每个第二表面形状可以是分别用于图1中所描述的第一表面形状120和第二表面形状122所实施的示例。以这种方式，可以以一系列不同方式形成图1中的蜂窝结构110。本领域技术人员应当理解，上述形状仅是示例性的，蜂窝结构的形状可以是任何其它形状和/或本文没有具体描述的以上形状的组合。

可以形成图1中所述的每条带126，使得当带在折叠状态时，带的第一边缘和第二边缘基本上分别与选自形状1902的组的期望三维结构的第一表面形状和第二表面形状一致。依据期望的三维形状，与其它带相比，当折叠时，每条带126可以具有相同或不同的形状。

现转向图20，描述了依据本发明的一个方面的流程图形式的用于形成蜂窝结构的工艺示意图。可以实施图20中描述的工艺以形成，例如图1中的蜂窝结构110，而非限制性的。

可以通过从蜂窝结构形状组中选择期望的三维形状(操作2000)来开始该工艺。期望三维形状可包括第一表面和第二表面。

之后，该工艺形成用于产生基于期望三维形状的蜂窝结构的多条带(操作2002)。此后，每条带沿着在每条带上的预定的折叠线折叠，以将每条带的非折叠状态改变为折叠状态(操作2004)。

接着，将带连接在一起，此时每条带在折叠状态，以形成具有期望三维形状的蜂窝结构(操作2006)，之后该工艺结束。具体的，蜂窝结构的第一表面的至少一部分可以不平行于蜂窝结构的第二表面的至少一部分。

现转向图21，描述了依据本发明的一个方面的流程图形式的用于形成用于产生蜂窝结构地带的工艺的示意图。图21所述的工艺可用于实施图20的操作2002。

通过选择用于成形的带(操作2100)来开始该工艺。之后成形所选择的带的第一边缘和第二边缘，使得第一边缘的至少一部分不平行于第二边缘的至少一部分(操作2102)。其后，该工艺确定是否还需要成形任何其它带(操作2104)。如果仍需要成形一条或多条其它带，该工艺返回如上所述的操作2100。否则，该工艺结束。

在不同描述实施例中的流程图和方框图阐述了在示例性实施例中的装置和方法的一些可能实施的建构、功能和操作。在这点上，在流程图或方框图中的每个方框可表现模块、环节、功能和/或操作或步骤的一部分。

在示例性的实施例的一些替换实施中，在方框中指出的功能或多个功能可以不以图中所述的次序发生。例如，在一些情况下，可以基本上同时执行顺序显示的两个方框，或者有时候可以按相反的次序进行方框，取决于包含的功能。同样，除流程图或方框图中所述的方框外，也可加入其它方框。

因此，不同的示例性实施例提供了一种用于形成具有第一表面和第二表面的蜂窝结构的方法和装置，其中第一表面的至少一部分不平行于第二表面的至少一部分。在一个示例性示例中，蜂窝结构包括第一表面、第二表面、至少一条带和多个单元。该至少一条带包括第一边缘和第二边缘。当该至少一条带在折叠状态时，第一边缘形成第一表面的至少一部分。当该至少一条带在折叠状态时，第二边缘形成第二表面的至少一部分。当该至少一条带在非折叠状态时，该第一边缘的至少一部分不平行于该第二边缘的至少一部分。由该至少一条带至少部分形成所述多个单元。

尽管参考多个实施例描述了本发明，但是本领域技术人员可以理解的是，在不背离本发明范围的前提下，对于其中的组件可以进行多种改变并且进行多种等效替代。此外，在不背离本发明本质范围的前提下，可依据本发明教导进行多种修改以适应特殊情形。因此，可以指出本发明不局限于本文所公开的预期执行本发明的方法的特殊实施例，但是本发明将包含落在所附权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (15)

1.一种带(128)，当所述带(128)在折叠状态(152)时，所述带(128)配置用于形成蜂窝结构(110)，所述带(128)包括：

第一边缘(138)；和

第二边缘(140)，其中当所述带(128)在非折叠状态(150)时，所述第一边缘(138)的至少一部分不平行于所述第二边缘(140)的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的带(128)，其中所述蜂窝结构(110)进一步包括：

第一表面(116)；和

第二表面(118)，其中所述第一表面(116)的至少一部分不平行于所述第二表面(118)的至少一部分。

3.根据权利要求1-2中任一个所述的带(128)，其中当所述带(128)在所述折叠状态(152)时，所述第一边缘(138)被配置为具有第一期望轮廓，并且所述第二边缘(140)被配置为具有第二期望轮廓。

4.根据权利要求3所述的带(128)，其中具有所述第一期望轮廓的所述第一边缘(138)形成所述蜂窝结构(110)的第一表面(116)的至少一部分，并且具有所述第二期望轮廓的所述第二边缘(140)形成所述蜂窝结构(110)的第二表面(118)的至少一部分。

5.根据权利要求1-4中任一个所述的带(128)，进一步包括：

多个区段(130)，其中当所述带(128)在所述非折叠状态(150)时，在所述多个区段(130)中至少一个部分的第一区段边缘(137)不平行于在所述多个区段(130)中至少一个其它部分的第二区段边缘(139)。

6.根据权利要求1-5中任一个所述的带(128)，进一步包括：

多个节点区段(132)；和

多个非节点区段(134)，其中所述多个节点区段(132)和所述多个非节点区段(134)被配置为沿着所述带(128)交替，使得在所述多个节点区段(132)中没有一个节点区段临近于多个节点区段(132)中的另一个节点区段，并且在所述多个非节点区段(134)中没有一个非节点区段临近于所述多个非节点区段(134)中的另一个非节点区段。

7.根据权利要求6所述的带(128)，进一步包括：

所述多个节点区段(132)中的节点区段，该节点区段具有第一区段边缘(137)和第二区段边缘(139)，当所述带(128)在所述非折叠状态(150)时，所述第一区段边缘(137)和第二区段边缘(139)线性并平行；和

所述多个非节点区段(134)中的非节点区段，该非节点区段具有第一区段边缘(137)和第二区段边缘(139)，当所述带(128)在所述非折叠状态(150)时，所述第一区段边缘(137)和第二区段边缘(139)弯曲且并不平行。

8.根据权利要求6-7中任一个所述的带(128)，其中所述带(128)被配置为折叠，并且所述带(128)的所述多个节点区段(132)的至少一部分被配置为连接在一起，以形成在所述蜂窝结构(110)中的多个单元(112)。

9.根据权利要求1-8中任一个所述的带(128)，进一步包括：

多个区段(130)，其中所述多个区段(130)中的至少一个区段包括包含第一曲率半径的第一区段边缘(137)和包含第二曲率半径的第二区段边缘(139)，并且其中所述第一曲率半径和所述第二曲率半径是不同的。

10.根据权利要求1-9中任一个所述的带(128)，进一步包括：

多个区段(130)，其中所述多个区段(130)中的至少一个区段包括至少一个区段边缘，该至少一个区段边缘具有沿着该至少一个区段边缘变化的曲率半径。

11.根据权利要求1-10中任一个所述的带(128)，其中所述蜂窝结构(110)进一步包括：

多个单元(112)，其中所述带(128)被配置为连接另一条带，以形成所述多个单元(112)的至少一部分。

12.一种用于形成包括多个单元(112)的蜂窝结构(110)的方法，所述方法包括：

成形至少一条带(128)的第一边缘(138)和第二边缘(140)，使得当所述至少一条带(128)在非折叠状态(150)时，所述至少一条带(128)的所述第一边缘(138)的至少一部分不平行于所述至少一条带(128)的所述第二边缘(140)的至少一部分；并且

在折叠状态(152)时使用所述至少一条带(128)至少部分形成所述多个单元(112)。

13.根据权利要求12所述的方法，其中至少部分形成所述多个单元(112)包括：

折叠所述至少一条带(128)以使从所述至少一条带(128)的所述非折叠状态(150)改变为所述折叠状态(152)。

14.根据权利要求12-13中任一个所述的方法，其中至少部分形成所述多个单元(112)进一步包括：

在所述折叠状态(152)将所述至少一条带(128)的节点区段连结在一起，以至少部分形成所述多个单元(112)。

15.根据如权利要求12-14中任一个所述的方法，进一步包括：

将所述至少一条带(128)的所述节点区段与至少另一条带的其它节点区段连结在一起，以至少部分形成所述多个单元(112)。

Images