3Dプリントシューズの設計：Fast Radiusエキスパートによるガイダンス

Fast Radiusのアプリケーションエンジニア、Izzy de la Guardiaによる寄稿です。

この記事は元々nTopologyのブログに掲載されました。

Fast Radiusのアプリケーションエンジニアとして、消費財から航空宇宙まで幅広い業界のお客様と、生産グレードの積層造形導入に向けて協働しています。3Dプリントにより、従来の製造プロセスでは不可能だった複雑な構造の生産が可能になりました。nTopは、これらの進歩に対応できる新時代のCADソフトウェアを先導しており、設計者が驚くほど複雑な形状を迅速かつ容易に生成できるようにしています。

積層造形の経験が浅いお客様は、射出成形やCNC加工といった従来製造の制約に思考が縛られていることに気づきます。各積層プロセスにも固有の制約はありますが、私たちは自分たちとお客様の双方に、従来の設計の常識を超えて考え、設計自由度の向上によって機能的・審美的なイノベーションを推進するよう促しています。

これは、社内設計チャレンジで示すことができます。私のチームは、HPのMulti-Jet Fusionテクノロジーでエラストマー材料を用い、スニーカーを1パーツとしてプリントできるよう設計する課題に取り組みました。この設計ワークフローは、nTopがいかに産業設計探求のプレイグラウンドとなり得るかを示しています。シューズの各コンポーネント（タン、アッパー、ミッドソール、ソール）について幅広い設計オプションを迅速に生成し、従来のパラメトリックCADやメッシュベースCADなら数時間〜数日かかるところを、わずか数分で様々な設計順列を試せました。

nTopの計算能力

nTopの計算能力は、テーラーメイドのラティス構造を迅速に生成できる点で光ります。あるシューズのアッパー設計では、ボロノイラティスのセル間隔を球面フィールドで駆動しました。この手法により、設計者は製品の審美性と機能性の両方を深く制御できます。

nTopのブロックベースインターフェースは、与えられた設計空間で異なるラティスやTPMS構造を容易に試せます。セルサイズやビーム厚などの変数を定義してラティスを簡単に編集できます。ブロックは互いに独立しており、線形モデルツリーではないため、後で考えを変えてもゼロからやり直す心配なく、同じジオメトリを異なる関数に通せます。

nTopはデータ駆動型ソフトウェアであり、プロパティブロックを頻繁に活用して設計に関する即時フィードバックを得ています。シューズでは、TPMS構造の体積分率を全設計空間に対して計算し、ミッドソールの密度感を把握しました。このブロックは、後続のパラメータ変更がミッドソールの剛性にどう影響するかを教えてくれます。

ラティスを超えて：nTopでのさらなる活用

構造ラティスの枠を超え、nTopには複雑なサーフェス操作を可能にする多様な機能があります。シューズソールのテクスチャリングには複数の手法を試しました。nTopのアーキテクテッドマテリアルツールキットのブロックを組み合わせてトレッドとトラクションを作成。より高度なカスタムテクスチャは、設計空間のサーフェスを弊社ロゴを用いて数学的に操作することで生成しました。

各シューズコンポーネントの多様なオプションを生成した後、各コンポーネントの可視性を切り替えて異なる設計組み合わせを視覚化できました。これは、迅速な反復とアイデア量の重要性を知るインダストリアルデザイナーにとって、究極的により高品質で革新的な最終製品を生み出すゲームチェンジャーとなります。

これらのコンセプトの実際をご覧になりたい方は、nTopと共同で行ったウェビナーをご覧ください。また、Fast Radiusリソースセンターで、私がnTopを用いたラティス設計について書いた記事もお読みいただけます。Fast RadiusにはnTopエキスパートチームがあります。プロジェクトが高度なモデリングの恩恵を受けられるとお考えなら、ご連絡ください。

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