3Dプリント格子構造で衝撃・騒音・衝撃吸収を最大化

公開日：2021年8月19日

格子は、交差するビームとノードで形成される繰り返しユニットセルで構成される3D微細構造です。過去10年間で軽量設計の要となり、従来部品と同等の強度と剛性を、大幅に少ない材料で実現してきました。軽量化だけでなく、低剛性ネットワークが荷重下で変形・復元するため、衝撃吸収、振動減衰、騒音低減に優れています。

実世界でのインパクトの好例はAdidas Futurecraft 4Dミッドソールです。CarbonのDigital Light Synthesis™技術で精密な格子造形を実現し、レジリエンス、柔軟性、優れたリバウンドを両立したミッドソールを設計。軽量プロファイルを維持しながらアスリートへの衝撃を最小化する高性能シューズが生まれました。

格子技術を振動・エネルギー減衰に活用したいプロダクトマネージャーは、材料選定、格子設計、積層造形制約の3要素を検討すべきです。

格子の理解

従来の除去加工では格子の複雑な形状製作が困難なため、3Dプリントが最適な手法です。AMは「逆設計」アプローチを可能にします。既存材料を仕事に合わせるのではなく、特定用途に最適な材料レイアウトを設計します。

材料選択は極めて重要です。例えば、EPU 40はEPU 41より優れた振動減衰性を持つため、目標減衰特性に合う材料選定が性能を劇的に向上させます。

材料も重要ですが、格子ジオメトリが減衰効果を左右することが多いです。曲げ格子は高弾性でバネ的、座屈格子は個々のビームが屈曲し、卓越したエネルギー散逸を提供します。追加の表面処理でさらに減衰を高められます。

ミクロスケールでは、ビームとノードの繰り返しパターンであるユニットセルが格子の挙動を駆動します。開いた疎なセルは柔らかい格子を、三角形とビームが多い密なセルは剛性構造を生みます。セルタイプ、サイズ、配向、セルサイズに対するビーム厚がすべて材料の減衰比、ひいては衝撃吸収に影響します。

積層造形向け設計

格子の成功生産はDfAM（積層造形向け設計）原則にかかっています。エンジニアはプロセス、配向、必要サポートを考慮し、格子がプリント可能か確認する必要があります。

格子配向は異方性をもたらします。異なる軸で特性が異なります。これは本質的に欠点ではなく、配向を意図した荷重方向（例：座屈挙動）に合わせることで性能を最適化できます。

DfAMを正しく適用すれば、積層造形格子パーツは従来製造品と同等かそれ以上の品質を達成し、以前は不可能だった新たな可能性を開きます。

SyBridge：格子製造のイノベーションを推進

効果的な格子構造には、明確な事前要件、性能目標に沿った材料選定、綿密なアーキテクチャ設計が必要です。適切な減衰材料から始めることで、パーツのエネルギー散逸と衝撃吸収を最大化できます。

SyBridgeは最先端技術と実証済み手法を融合し、製造のあらゆる段階を強化します。お客様と提携し、性能と製造性の両面で設計を最適化し、高品質コンポーネントをオンタイム・オンバジェットで提供します。今すぐお問い合わせくださいで、次期プロジェクトへの貢献をご検討ください。

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