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Last update月, 01 2月 2021 12pm
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アディティブシューズ生産4.0。パウダーベースの3Dプリントがランニングの未来に革命を起こす方法

voxeljet csm DSC03378 3ddc48bf38voxeljet高速焼結。カスタマイズされた靴部品のためのポリマー3Dプリント

長い間、モデルシリーズのシューズはすべて同じものでした。唯一の例外は、エリートアスリートのための高価なオーダーメイドの特別モデルでした。今、靴メーカーには新たなイノベーションの可能性があります。voxeljetの3Dプリントは、消費者に性能と快適性を高める機能を提供することさえ可能なオーダーメイドの靴の生産を可能にします。voxeljetの高速焼結などの添加剤製造プロセスは、カスタマイズされた生産と材料開発を通じて、明日の添加剤靴生産への道を開きます。

このようなカスタムメイドの靴は、個々の足の形、体重、歩幅を考慮に入れることができるという事実もまた、エンドユーザーにとって特別な利点を提供しています。しかし、メーカーの視点から見ると、高速焼結(HSS)プロセスの利点は顧客の利益だけではありません。HSSでは、より経済的で、より速く、より環境に優しい製造プロセスを可能にするために、ほとんどすべての生産パラメータを調整することができ、同時に、異なる材料に合わせたプロセスの調整も可能になります。

現在、製造業の製品管理者の中で、「格子構造」という誇大広告の話題を避けることができる人はほとんどいません。これは、自然をモデルにした抽象的なCADで生成された格子状の設計です。これらの設計は、製品に最大限の安定性と耐久性を与え、莫大な材料と重量の節約を実現します。市場をリードするスポーツシューズメーカーでさえ、アディティブ・マニュファクチャリング・プロセスに大きな関心を寄せているのも不思議ではありません。3Dプリントされた格子構造を使用することで、製造コストを削減することができ、材料を節約することで、製造プロセスは環境を保護することにもつながります。非焼結プラスチックは、プロセスと材料によっては、リサイクルして生産工程に戻すことができます。
フットウェア業界における3Dプリント技術の進歩

様々な靴メーカーは、ミッドソールやインソールのような他の靴部品の生産において、すでに3Dプリント技術を使用しています。焼結する部分を選択的に光に当てて硬化させる液状樹脂加工添加技術が一般的な方法である。これらの方法では、微細で表面性状の良い防水靴部品を印刷することができますが、処理される材料や印刷部品自体が比較的重いという問題があります。

もう一つの添加剤製造技術として、Fused Filament Fabrication(FFF)がある。この方法では、溶融したプラスチックフィラメントの層をストランドとして塗布し、接着する。高速焼結の利点は、生産速度が速く、材料の多様性があり、層の時間が一定であるため、熱管理が容易で、幾何学的な自由度が高いことである。FFFとは対照的に、HSSは、印刷された部品を安定させるための支持構造を必要としません。印刷されていない粉体が、ジョブボックス内の部品をサポートします。これにより、HSSジョブボックスをフルに活用することができます。

ほとんどの添加剤プロセスは幾何学的に動作し、シュー内の異なるストレスゾーンのためにハニカムまたは他のバイオニック格子構造を生成する。その結果、より高い安定性を得るためには、例えば構造体の壁の厚さを厚くする必要があります。一方、HSSプロセスは、可変インク入力で動作し、これにより、格子構造内の強度または剛性などの異なる材料特性が、固体材料内でも可能になる。さまざまな量の赤外線(IR)吸収インクを靴底のストレスを受けた部分にインプリントすることができます。構成要素は、焼結プロセスの間、この時点でより高い強度を得る。また、他の添加剤製造プロセスと同様に、HSSでは格子構造を使用して、上に異なる強度を得ることもできます。voxeljetのHSSグレースケール印刷を使用すると、靴メーカーは、履き心地、安定性、弾力性の点で特定の負荷に対して3D印刷された靴コンポーネントの個々のセクターを最適化することができます。
HSSプロセスとグレースケール印刷:どのように機能するか

voxeljetのHSSグレースケールは、可変のターゲット特性を持つ3次元パーツを作成するための3Dプリントプロセスです。作成された身体の材料特性は、すべての3次元において個別に影響を与えることができます。そのようなプロパティは、機械的強度や弾性、材料密度、そして3Dプリントされた物体の重量や重心などです。大きな利点は、これらの変化する材料特性は、後のコンポーネントでは目に見えないことです。

HSSプロセスでは、TPU、EVA、TPEなどのプラスチック粉末の薄層が加熱された建物のプラットフォームに適用されます。続いて、インクジェットプリントヘッドがプラットフォームを横切って移動し、建物エリアのエリアに赤外線吸収インクを選択的に適用します。完了すると、赤外線が建設プラットフォームに放射されます。プラスチック粉末の印刷された領域は熱を吸収し、それによりそれらは下にある層と焼結します。焼結プロセスが完了した後、建設プラットフォームは1層の厚さだけ下げられ、プラスチック粉末の次の層が適用されて印刷されます。このプロセスは、たとえばミッドソールの構築が完了するまで繰り返されます。その後、焼結部品のある建設スペース全体が、印刷システムの内側または外側のいずれかで冷却されます。最後に、靴底を周囲の粉末から取り除き、さらに処理することができます。選択的な温度入力により、未印刷の粉末は緩んだままであり、使用する材料に応じて、さらなる印刷プロセスに再利用できます。

グレー値、グレースケール、またはグレーレベルは、粉末に印刷されたインクの量を示します。使用する材料に応じて、最大6つの異なるグレーレベルを粉末材料に印刷できます。インクジェットプリントヘッドはビットマップを介して制御されます。プリントヘッドはHSSプロセスで赤外線吸収インクの量を制御するため、吸収体の液滴サイズ、つまり体積あたりのグレー値を変更できます。

灰色のトーンが濃いほど、IRランプからの印刷物がより多くの熱エネルギーを吸収できます。これにより、ソールに3次元の形状が与えられるだけでなく、3次元の機械的特性の追加と統合が同時に可能になります。

さらに、グレースケールはディザリング(特定のピクセル配置/ラスター化による実際には存在しない中間ステップのシミュレーション)と組み合わせることができます。これにより、吸収係数、エネルギー入力、したがって粉末材料の有効温度をさらに細かく調整することができ、材料特性にさらに影響を与えます。
グレースケール印刷の技術仕様

インク入力を介して印刷可能なさまざまな程度の硬度
最大6つのグレーレベルが可能
材料に応じてエネルギー吸収に関して変化するグレースケール
ディザリングと比較して優れたエッジシャープネス
高レベルの詳細
ソールディザリングよりも部品強度が高い
さらにバリエーションを増やすために、ディザリングとさらに組み合わせることができます
より滑らかな表面

オープンソースにより、材料要件を無料でカスタマイズできます

HSSの場合、voxeljetは3D印刷システムを制御するためにオープンソースソフトウェアProPrintに依存しています。オープンソースソリューションのハイライト:お客様は、ご自身の材料要件に合わせてすべての印刷パラメータを自由にカスタマイズできます。たとえば、ProPrintと統合されたボクセルジェットデータ分析ツールVamosを使用すると、印刷された粉末が溶ける温度エントリを自由に制御できます。層の厚さ、インクの転写、および一般的なプロセスシーケンスも自由に調整できます。

3D印刷のエキスパートであるボクセルジェットの若い技術は、靴業界が靴を再発明する大きな可能性を秘めています。材料の多様性、資源の節約、軽量構造、カスタマイズ、およびエンドカスタマー向けのパフォーマンスの向上は、潜在的なメリットのほんの一部です。
www.voxeljet.com

 

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