Maximiser l'impact, le bruit et l'absorption des chocs grâce aux structures en treillis imprimées en 3D

Publié le 19 août 2021

Les treillis sont des microarchitectures 3D composées de cellules unitaires répétitives formées par des faisceaux et des nœuds qui se croisent. Au cours de la dernière décennie, ils sont devenus la pierre angulaire de la conception légère, offrant la résistance et la rigidité des composants traditionnels tout en utilisant beaucoup moins de matériaux. Au-delà des économies de poids, les treillis excellent dans l'absorption des chocs, l'amortissement des vibrations et la réduction du bruit, car leurs réseaux à faible rigidité peuvent se déformer et récupérer sous charge.

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

Les chefs de produit cherchant à exploiter la technologie des treillis pour l'amortissement des vibrations et de l'énergie doivent prendre en compte trois facteurs clés :le choix des matériaux, la conception du treillis et les contraintes de fabrication additive.

Comprendre les treillis

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

Le choix des matériaux est crucial. Par exemple, l'EPU 40 offre un amortissement des vibrations supérieur à l'EPU 41, donc la sélection d'un matériau qui correspond aux caractéristiques d'amortissement souhaitées peut améliorer considérablement les performances.

Même si le matériau est important, la géométrie du réseau dicte souvent l'efficacité de l'amortissement. Les treillis de flexion sont très élastiques et élastiques, tandis que les treillis de flambage permettent aux poutres individuelles de fléchir, offrant ainsi une dissipation d'énergie exceptionnelle. Des traitements de surface supplémentaires peuvent améliorer encore l'amortissement.

À l’échelle microscopique, la cellule unitaire – le motif répétitif de faisceaux et de nœuds – détermine le comportement du réseau. Les cellules ouvertes et clairsemées produisent des réseaux souples ; des cellules plus denses avec plus de triangles et de poutres donnent des structures rigides. Le type de cellule, la taille, l'orientation et l'épaisseur de la poutre par rapport à la taille de la cellule influencent tous le taux d'amortissement du matériau et, par conséquent, son absorption des chocs.

Conception pour la fabrication additive

Une production réussie de treillis repose sur les principes de conception pour la fabrication additive (DFAM). Les ingénieurs doivent s'assurer que le réseau est imprimable en tenant compte du processus, de l'orientation et des supports nécessaires.

L'orientation du réseau introduit une anisotropie :les propriétés diffèrent selon différents axes. Bien que cela ne constitue pas en soi un inconvénient, l'alignement de l'orientation avec la direction de charge prévue (par exemple, le comportement de flambage) peut optimiser les performances.

Lorsque le DFAM est appliqué correctement, les pièces en treillis fabriquées de manière additive égalent ou dépassent souvent la qualité des composants fabriqués précédemment, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles possibilités qui étaient auparavant inaccessibles.

SyBridge :stimuler l'innovation dans la fabrication de treillis

La création de structures en treillis efficaces nécessite des exigences initiales claires, une sélection de matériaux alignée sur 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 des chocs d'une pièce.

SyBridge associe des technologies de pointe à des méthodes éprouvées pour améliorer chaque étape de la fabrication. Nous travaillons en partenariat avec nos clients pour optimiser les conceptions en termes de performances et de fabricabilité, en fournissant des composants de haute qualité dans les délais et dans les limites du budget. Contactez-nous aujourd'hui pour découvrir comment nous pouvons vous aider dans votre prochain projet.