2012年12月09日

3Dプリンタで成形したカスタムデザインの梁、強度はなんと鉄筋の1万倍

1 : ウンピョウ(やわらか銀行) :2012/12/09(日) 20:50:37.34 ID:DvzJO/8m0 BE:1494518764-PLT(12345) ポイント特典


ヒントは人間の骨。中身スカスカなのにあれだけの重みの体を支える、その秘密はフラクタルパターンにあります。

そこに着目したヨーロッパの研究チームが、重みを支えるのに最適な「階層構造」を計算する手法を開発しました。これを応用して用途に特化したカスタムデザインのビーム(梁、横材)を3次元プリンタで成形すれば、鉄より軽くてケタ違いに強いビームができるようです。巨大ビルの密度がガクンと減りますね!

この手法は、英ノッティンガム大学講師ヨン・マオ(Yong Mao)博士が同僚たちと共同で開発したものです。実現にあたっては新技術単体ではなく、いくつかの新技術をバンドルしています。

まず最初は空洞のビームからスタートし、「これぐらいの重さには耐えて欲しい」と思う荷重を加えてテストします。これはもちろん折れますよね。そこで、高度なソフトウェアを使って折れたビームを分析し、その重みを支えられるような内部のフラクタル構造をデザインし(ここで人間の骨にヒントを得た構造を応用)、3Dプリンティングしてやるのです。で、泡立ててすすいで、またそれを繰り返す、と。

すると、繰り返すたびごとに内部のフラクタルは小さく小さくなってゆき、ビームは1桁、2桁の単位で強度を増してゆきます。しかもこの間、加わる重量はほぼ無視できるレベル。こうしてビームも(プリンティングを3回繰り返して)3代目になると、強度は鉄筋のなんと1万倍になるのです。

ただし、どれぐらいまで強度を高めることができるかについてはひとつ大きな制限が...。すべてはプリンタがどれぐらいまで忠実に再現できるかにかかっているんですね。

また、用途が最初にあって、それに合わせて特別にデザインするので、予め想定した重量を上回る荷重には耐えられません。あんまり遊びの余裕がないのでメッシュが完璧にデザインされてないと困ったことになる恐れも。

全文はソースで
http://www.gizmodo.jp/sp/2012/12/3d1.html(スマホ)
http://www.gizmodo.jp/2012/12/3d1.html(PC)

転載元スレッド:http://hayabusa3.2ch.net/test/read.cgi/news/1355053837/
3Dプリンタで成形したカスタムデザインの梁、強度はなんと鉄筋の1万倍






3 : トラ(愛知県)[sage] :2012/12/09(日) 20:52:23.89 ID:YuDpRns60
ねるふで使われてそう


5 : クロアシネコ(東京都) :2012/12/09(日) 20:52:39.15 ID:32LejHIe0
錆んのも早そうだな。


7 : エキゾチックショートヘア(愛知県) :2012/12/09(日) 20:54:08.15 ID:IQX6ST3p0
揺れには対応してるのかい?


18 : !kab-(愛知県) :2012/12/09(日) 21:07:53.28 ID:JnefgwAZ0
>>7
してないだろう
梁の集中部分で細くなってる所がポキリだよ



8 : ラグドール(東京都) :2012/12/09(日) 20:54:49.99 ID:JIsjrLRd0
>大学講師ヨン・マオ(Yong Mao)博士

名前からして香しい



9 : ライオン(東京都)[sage] :2012/12/09(日) 20:56:04.43 ID:9e7XpYVJ0
どうせ設計と異なる手抜き工事で崩れる


10 : マンチカン(神奈川県) :2012/12/09(日) 20:57:39.03 ID:J9MIdoLQ0
フラクタル構造を正しく再現できれば
無限に強度を上げられるようなことが書いてあるが
本当か?



11 : ペルシャ(三重県) :2012/12/09(日) 20:57:48.90 ID:SLFe7p5A0
同じ太さの鉄の棒より1万倍の強度になるの?


12 : アメリカンワイヤーヘア(家) :2012/12/09(日) 20:57:52.22 ID:19I7AEEA0
>また、用途が最初にあって、それに合わせて特別にデザインするので、予め想定した重量を上回る荷重には耐えられ ません

現場ではつかいものになんねーよw



30 : スフィンクス(東京都)[sage] :2012/12/09(日) 21:16:50.51 ID:UwMwsKLn0
>>12
安全率って知ってる?



13 : オリエンタル(芋) :2012/12/09(日) 20:58:17.46 ID:s2MmculsT
肝心の材料は何?


14 : ジャパニーズボブテイル(茨城県) :2012/12/09(日) 20:58:35.58 ID:8uBkiZaa0
典型的な詐欺の手法


15 : マンチカン(新疆ウイグル自治区)[sage] :2012/12/09(日) 21:02:45.97 ID:FCFJSBUN0
最適化すると想定外の事態に極端によわくなるからなぁ


16 : ロシアンブルー(兵庫県) :2012/12/09(日) 21:05:10.14 ID:3rF77+CK0
一箇所欠けるだけで折れるってことか


17 : しぃ(東京都)[sage] :2012/12/09(日) 21:06:50.16 ID:7U2TN5h/0
建材よりも航空機や二足歩行ロボットに使えそうだな。
ガンダムとかは普通に作ると歩くどころか自重を支えられないらしいし。



20 : ライオン(東京都)[sage] :2012/12/09(日) 21:08:31.93 ID:9e7XpYVJ0
>>17
そもそもガンダムみたいな巨大二足歩行ロボットを作る意味が無いし
いや、男のロマンってのはわかるけどさ



19 : ジャガーネコ(チベット自治区)[sage] :2012/12/09(日) 21:08:03.18 ID:q2+i4XIu0
同じ材料で接合部をもたずに一体成型のように作れると考えると、面白い試み。


23 : 猫又(三重県) :2012/12/09(日) 21:10:28.03 ID:ng5j3v610
>>19
3Dプリンタって接合部の大集合体じゃないの



21 : アビシニアン(宮城県) :2012/12/09(日) 21:08:57.17 ID:NJzo0flr0
シェルピンスキー・ガスケットとかメンガー・スポンジって言わないと意味がわかんね


シェルピンスキーのギャスケット - Wikipedia
メンガーのスポンジ - Wikipedia



24 : 三毛(チベット自治区) :2012/12/09(日) 21:10:29.19 ID:23E5x/cy0
分子構造みたいだ


25 : ピクシーボブ(長野県)[sage] :2012/12/09(日) 21:11:44.92 ID:BchaKeMr0 BE:907454944-PLT(12041)
東京スカイツリーもこんな感じじゃないの?


26 : ラガマフィン(家) :2012/12/09(日) 21:12:45.42 ID:ENz5UMV70
この場合、3Dプリンタで成形する素材は鉄なの?それとも合成樹脂?


29 : ジャガーネコ(チベット自治区)[sage] :2012/12/09(日) 21:15:05.66 ID:q2+i4XIu0
>>26
そういう見方も出来るか。
ネジとかの接合じゃないけど、溶接みたいなものの固まりとも考えられるね。



28 : マレーヤマネコ(dion軍) :2012/12/09(日) 21:14:38.18 ID:NjjMM0gy0
この前アメリカの研究所が発表してた軽くて丈夫な編み込み金属とどっちが強いの


31 : ジャガー(チベット自治区) :2012/12/09(日) 21:18:43.67 ID:aGgOG7070
あの20万円代のやつで作れるな


わずか20万円台で買える3Dプリンター「Replicator2」実機使用レビュー、実際に立体物を作るとこんな感じに - GIGAZINE
驚くほど手軽に使える3Dプリンターでオバマ米大統領やクラインの壺を製作、約20万円で買える「Replicator2」の実力を確かめてみた - GIGAZINE



33 : アビシニアン(やわらか銀行)[sage] :2012/12/09(日) 21:26:08.96 ID:0ohrhfaw0
ギコギコしなりそうだけどな

特許取らなかったうっかりさん見てますか?



34 : ラ・パーマ(チベット自治区)[sage] :2012/12/09(日) 21:27:48.02 ID:VsmtWh8F0
生物の骨のキモは骨梁構造にあるのはもちろんなんだけど
それ以上に常に新陳代謝していて古い骨が新しい骨に更新されていることが重要
どんなに優れた支持構造でも繰り返し加えられる外力によって構造材は疲弊しやがて破綻する



35 : コドコド(滋賀県) :2012/12/09(日) 21:32:56.66 ID:lpkg8j2U0
いくら鉄より丈夫いわれても、この梁で建てた家にはよう住まんわ


36 : カナダオオヤマネコ(福岡県) :2012/12/09(日) 21:35:25.91 ID:wTNG0Vvn0
接合部のプレートなどの強度とか考慮してないだろ


37 : ターキッシュバン(愛知県)[sage] :2012/12/09(日) 21:40:35.24 ID:hzAt60lp0
技術がどんどん進歩してく感じがする


39 : ヨーロッパオオヤマネコ(東京都) :2012/12/09(日) 21:46:12.85 ID:Cgn5Ny150
失敗した出力物は溶かしてもう一回インクとして使えるんならいいな
大人用粘土として買ってもいい



40 : ヤマネコ(埼玉県) :2012/12/09(日) 21:47:25.14 ID:57mgOMgn0
ケミカルビームの時代が来たな

俺はカーボンが先かと思ってたけどね



42 : ジャガーネコ(チベット自治区)[sage] :2012/12/09(日) 21:50:15.89 ID:q2+i4XIu0
日本の企業が本気で参戦すれば、さらに一皮向けた商品になるかも


43 : シャルトリュー(福島県)[sage] :2012/12/09(日) 21:53:15.72 ID:QwqDSsZF0
3Dデータをダウンロード販売で買ってプリンタで成型して作るんだって。すごいね。

Theo Jansen - 3D printed Strandbeest with new Propeller Propulsion System


Assembly of the 3D printed Strandbeest and Propeller Propulsion System



44 : スナドリネコ(やわらか銀行)[sage] :2012/12/09(日) 22:01:50.84 ID:8Yt4lHht0
時間手間コストがかかって駄目だな


45 : シャム(茸) :2012/12/09(日) 22:16:53.19 ID:rtBbZxrP0
こういう技術は日本が一番かと思ってたけど
英国もなかなかやるね

あとは中韓に気を付けろマジで



47 : 縞三毛(関東地方) :2012/12/09(日) 22:24:20.20 ID:ES9gzpt5O
巨大なプリンターが必要なんじゃね?


50 : ジャガーネコ(チベット自治区)[sage] :2012/12/09(日) 22:30:00.09 ID:q2+i4XIu0
>>47
スカンクワークスが3Dプリンターを使って、無人機を試作していたりするので、業務用にはけっこう大きいサイズを
作れるのがあるのかもね。

スカンクワークス Polecat:プリンタで印刷できる無人飛行機
http://japanese.engadget.com/2006/07/26/polecat-uav/

Lockheed Polecat unmanned aircraft



48 : オシキャット(神奈川県) :2012/12/09(日) 22:28:36.63 ID:XfdgPJ//0
技術のパズルってこうして組みあがっていくんだな
3Dプリンタなんて昔無かったし



51 : ラグドール(鳥取県)[sage] :2012/12/09(日) 22:31:32.86 ID:p43dcHnQ0
いろんな意味で建築では役に立たない
コスト掛けてでも強度を要求される工業製品では面白いかも



52 : ジャガーネコ(チベット自治区)[sage] :2012/12/09(日) 22:37:12.89 ID:q2+i4XIu0
>>51
金持ち用の一品モノの製造には使えるかも。
気になるAmazonの本


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 コメント一覧 (22)

    • 1.  
    • 2012年12月10日 00:12
    • 材料を先に研究しろ
      そっから先の空想はアホでも出来る
    • 2. アキレスと亀の話っぽい気がする名無しさん@まとめたニュース
    • 2012年12月10日 00:15
    • アキレスと亀の話っぽい気がする
      結局元素材の強さの限界に収束しそう
    • 3. 名無しさん@まとめたニュース
    • 2012年12月10日 00:20
    • >>重みを支えるのに最適な「階層構造」

      よく解らんが、引っ張りやモーメント何かは無視してるって事なんかな?
      鉄筋の1万倍っていうか、鉄筋の意義は引っ張り強度の強さだろ。
      圧縮に関しては、コンクリで対応できるし。

      具体的に何に使えるのかよく解らんな〜。
    • 4. 名無し
    • 2012年12月10日 00:21
    • 同じ形を鉄筋で作ったらどうなんの?
      とんでもない強度になるのかね
    • 5. 名無しさん@まとめたニュース
    • 2012年12月10日 00:56
    • 用途想定のみ特化構造なわけだから、実用化難しいだろうな。実際は振動、傷、劣化等、色々有るわけだし。フラクタルの一部が切れただけで、支えの計算が狂う訳だし。
    • 6.  
    • 2012年12月10日 01:06
    • 金属で作るなら金属粉にレーザーでシンタリングして作るんかな

      ※3
      これでビームを作った場合重みを支える能力って意味の記事だから
      圧縮じゃなくて引っ張りだの曲げだのせん断が上がれば対価重量が上がるであってるんじゃね?
    • 7.  
    • 2012年12月10日 01:18
    • 強度でなく比強度では?
      材のなかで応力をあまり受けてない箇所をどんどん抜いていくイメージ。
    • 8. 名無しさん@まとめたニュース
    • 2012年12月10日 01:22
    • 材料が無い。
      塩、温度変化、湿度変化、雨。構造だけじゃ逃げれない。いざ一点集中で壊れた時の安全性も必要。
      用は負荷試験足りない。
    • 9. にの
    • 2012年12月10日 02:59
    • 計算上強度は鉄筋の1万倍ってのはいいだろうが、材質がプリンターから作られる樹脂では経年劣化が速くて数年でボロボロになるんじゃないか?
      どんなに強度があっても耐用年数が低いのでは話にならないので、そこをクリアーしなければな。
    • 10. 名無しさん@まとめたニュース
    • 2012年12月10日 06:38
    • 論点の異なる奴ばっかりで平常運転すなぁ
      実装初期の段階で潰しにかかってどうするよ・・・
    • 11.   
    • 2012年12月10日 08:04
    • 11 : ペルシャ(三重県) :2012/12/09(日) 20:57:48.90 ID:SLFe7p5A0

      同じ太さの鉄の棒より1万倍の強度になるの?



      棒だと1点に力が加わるとそこが耐えられないとおしまい
      この構造だと、かかる力を分散するから結構耐えられる

      まあ、全体に力を加えていけば棒の方が持つとは思うが
    • 12. 名無しさん@まとめたニュース
    • 2012年12月10日 08:21
    • 逆に言えば大量生産体制と特定の状況で生じる定点の負荷に耐えられる何らかの素材や仕組みさえ開発されれば
      あらゆる建造物に使用されるだろうし、消費資源は激減するし、軽くなる
      軽くなればそもそも揺れに対する負担も小さくなる。構造の中にサスペンションみたいなのを組み込むとか、そもそも構造の中に構造的なに耐衝撃性を作ればいいんじゃないかと。建築物なら大型化するから、組み込むスペースはあるだろうし
      まぁ、必要要素が多いから完全に近未来の技術だな
    • 13. 名無しさん@まとめたニュース
    • 2012年12月10日 10:05
    • 米1
      構造の研究はアホでもできるっていう意見がそもそもアホだろ
    • 14. 名無しさん@まとめたニュース
    • 2012年12月10日 10:06
    • そのうち使い捨ての車みたいのが作れるようになるんだろうか
    • 15. 名無しさん@まとめたニュース
    • 2012年12月10日 10:38
    • 極めるとメンガーのスポンジみたいにな方向に行きそうだな
    • 16. 名無しさん@まとめたニュース
    • 2012年12月10日 10:58
    • その構造のものを金属で作ればもっと強くなるの?
    • 17.  
    • 2012年12月10日 11:20
    • ウォーズマン式に考えれば、
      鉄筋で作って1万*1万で一億倍だ
    • 18.  
    • 2012年12月10日 15:29
    • 割り箸の橋強度コンテストで、レギュレーションとして配布された箸と接着剤を
      砕いて練り混ぜて圧縮してすさまじい強度の橋を作った団体の事を思い出した。
    • 19. 名無しさん@まとめたニュース
    • 2012年12月10日 19:49
    • フラクタルなんて久し振りに聞いたな。最初に飛び付く業界はサイズ的にも自転車かな?カーボンは樹脂だし、既に向こうが見えるアミ状パイプで作られたロードフレームも発表されて、概念的に何の抵抗も無いだろし、高級ロードフレームは未だに手作りみたいなもんだし。そしたら台湾が技術の蓄積しちゃうのか?
    • 20. 名無しさん@まとめたニュース
    • 2012年12月11日 09:06
    • これ、樹脂でなく
      鉄で許容できる範囲の誤差で作ったら
      滅茶苦茶丈夫になる?
    • 21. 名無しさん@まとめたニュース
    • 2012年12月13日 14:41
    • これでいつ使徒が襲来しても安心だな
    • 22. 名無しさん@まとめたニュース
    • 2012年12月16日 13:00
    • 日本の未来に絶望するしかないようなコメントばかりでうんざりする


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