Maximiser l'Absorption d'Impact, de Bruit et de Chocs avec des Structures de Réseau Imprimées en 3D

Publié le 19 août 2021

Les réseaux sont des micro-architectures 3D composées de cellules unitaires répétitives formées par des poutres et nœuds s'intersectant. Au cours de la dernière décennie, ils sont devenus une pierre angulaire du design léger, délivrant la résistance et la rigidité des composants traditionnels en utilisant significativement moins de matériau. Au-delà des économies de poids, les réseaux excellent à absorber les impacts, amortir les vibrations et réduire le bruit car leurs réseaux à faible rigidité peuvent se déformer et récupérer sous charge.

Un exemple frappant de leur impact réel est la semelle intermédiaire Adidas Futurecraft 4D. En partenariat avec Carbon, dont la technologie Digital Light Synthesis™ permet une fabrication précise de réseaux, Adidas a conçu une semelle qui équilibre résilience, flexibilité et rebond supérieur. Le résultat est une chaussure haute performance qui minimise les chocs pour les athlètes tout en maintenant un profil léger.

Les gestionnaires de produit cherchant à exploiter la technologie de réseau pour l'amortissement vibratoire et l'absorption d'énergie devraient considérer trois facteurs clés : la sélection du matériau, la conception du réseau et les contraintes de fabrication additive.

Comprendre les Réseaux

Les méthodes soustractives traditionnelles peinent à produire la géométrie complexe des réseaux, faisant de l'impression 3D la méthode de choix. La fabrication additive permet une approche de « conception inverse » — concevoir la disposition matérielle optimale pour une application spécifique plutôt que d'adapter un matériau existant au travail.

Le choix du matériau est critique. Par exemple, l'EPU 40 offre un amortissement vibratoire supérieur comparé à l'EPU 41, donc sélectionner un matériau qui correspond aux caractéristiques d'amortissement désirées peut dramatiquement améliorer la performance.

Bien que le matériau importe, la géométrie du réseau dicte souvent l'efficacité de l'amortissement. Les réseaux à flexion sont hautement élastiques et ressortissants, tandis que les réseaux à flambage permettent aux poutres individuelles de fléchir, fournissant une dissipation d'énergie exceptionnelle. Des traitements de surface additionnels peuvent encore améliorer l'amortissement.

À l'échelle micro, la cellule unitaire — le motif répétitif de poutres et nœuds — pilote le comportement du réseau. Des cellules ouvertes et éparses produisent des réseaux tendres ; des cellules plus denses avec plus de triangles et poutres produisent des structures rigides. Le type de cellule, la taille, l'orientation et l'épaisseur de poutre relative à la taille de cellule influencent tous le ratio d'amortissement du matériau et, par conséquent, son absorption d'impact.

Concevoir pour la Fabrication Additive

La production réussie de réseaux repose sur les principes de Design for Additive Manufacturing (DFAM). Les ingénieurs doivent s'assurer que le réseau est imprimable en tenant compte du procédé, de l'orientation et des supports nécessaires.

L'orientation du réseau introduit de l'anisotropie — les propriétés diffèrent selon les axes. Bien que ce ne soit pas intrinsèquement un inconvénient, aligner l'orientation avec la direction de charge prévue (ex. comportement de flambage) peut optimiser la performance.

Quand le DFAM est correctement appliqué, les pièces de réseau manufacturées additivement égalent ou dépassent souvent la qualité des composants fabriqués traditionnellement, débloquant de nouvelles possibilités auparavant inaccessibles.

SyBridge : Piloter l'Innovation dans la Fabrication de Réseaux

Créer des structures de réseau efficaces nécessite des exigences claires en amont, une sélection de matériau alignée avec les objectifs de performance, et une conception architecturale méticuleuse. En commençant avec le bon matériau d'amortissement, vous maximisez la dissipation d'énergie et l'absorption d'impact d'une pièce.

SyBridge mélange technologies de pointe et méthodes éprouvées pour améliorer chaque étape de la fabrication. Nous nous associons aux clients pour optimiser les conceptions pour la performance et la fabricabilité, livrant des composants de haute qualité dans les délais et le budget. Contactez-nous aujourd'hui pour explorer comment nous pouvons aider votre prochain projet.