積層造形
3Dプリントされたメタマテリアルが自動車の安全性を再定義する可能性がある
Securities.ioは厳格な編集基準を維持しており、レビューされたリンクから報酬を受け取る場合があります。当社は登録投資顧問ではなく、これは投資アドバイスではありません。 アフィリエイト開示.
金属デザインの作成
冶金学は、初期文明の原始的な金属工芸以来、絶えず進化を続けてきた技術です。最近まで、金属加工のほとんどは、鋳造（金属を溶かして中空の形を作る）や鍛造（金属を叩いて形を作る）といった技術に依存していました。
金属材料を扱える 3D プリント技術の出現により、金属部品の製造にまったく新しい方法が加わり、その可能性の実現はまだ始まったばかりです。
たとえば、 新しいチタン合金, 水素注入3Dプリントまたは 振動を吸収する幾何学的な印刷.
グラスゴー大学（英国）、マルケ工科大学（イタリア）、国立原子核物理研究所（イタリア）の研究者らは、3Dプリント技術を用いて、自動車のショックアブソーバーの製造方法に代わる可能性のある新しいタイプのねじれメタマテリアルを開発した。
彼らはその結果をAdvanced Materials誌に発表した。1』というタイトルで、適応型ツイストメタマテリアル"。
衝撃吸収内蔵
自動車が初めて製造された当時、衝突に対する保護機能はほとんどありませんでした。当時、クラッシュボックスやバンパーといった初期の衝撃吸収材は、車両衝突時に発生するあらゆる衝突シナリオに対して、単一の力と変位の応答を提供していました。
現代の自動車は、衝突の際、フレームが運動エネルギーの大部分を吸収し、乗員に伝達されるエネルギーの量を制限するように作られています。
「ますます厳しくなり、しばしば矛盾する安全基準に準拠する必要性が高まったため、犠牲部品の構造的最適化に焦点が移り、機械設計の理念が進化しました。」
この技術革新は、シートベルトの普及と相まって、過去数十年間の自動車事故による死亡者数の減少に大きく貢献してきました。
出典： ハウグ・ファラー
これは主に、構造の形状を変更したり、実績のあるエネルギー吸収体内にさまざまな材料を組み込んでエネルギー散逸を改善したりすることで実現されています。
それでも、力と変位の応答は一定であるため、シナリオ（歩行者や壁との衝突など）に関係なく、エネルギー吸収は一定になる傾向があります。
圧縮-ねじり結合機械（CTCM）メタマテリアル
衝撃を吸収する現在の方法に代わる有望な方法として、CTCM メタマテリアル (圧縮–ねじり結合機械) があります。
これらは、材料の軸の周りの圧力をねじり運動に変換し、コルク抜きのような動きで衝撃エネルギーを吸収するように設計されています。
これにより、CTCM メタマテリアルは、圧力下で単純に圧縮される単純な金属格子よりも一歩進んだものになります。
これらの材料は、3D プリント製造の能力を最大限に活用して、他の方法では構築不可能な非常に複雑な形状や構造を作成します。
出典： 先端材料
力依存反応
従来の衝撃吸収材は、基本的に曲がるか曲がらないかのどちらかでした。そのため、大きな衝撃に耐えるためには、小さな衝撃にも耐える必要がありました。
「今日のほとんどの車両に使用されている保護素材は静的であり、特定の衝突シナリオ向けに設計されており、変化する状況に適応することができません。」
代わりに、STCM メタマテリアルの複雑な形状は、特定の要件に合わせて微調整できます。
研究者たちは、小さな衝撃でも大きなエネルギーを吸収できるだけでなく、その後の高速・高エネルギーの衝撃からも保護できる形状を設計した。
最初のクラッシュバンド（つまり、初期の崩壊応力）に続いて、ジャイロイドシート材料の延性により、壊滅的な破損のない安定した圧縮応答が可能になりました。
出典： 先端材料
これにより、STCM メタマテリアルは、激しい衝突に対してはより硬い耐性を提供し、軽い衝撃に対してはより柔らかいクッション性を提供するため、現在の従来のフォームや衝撃吸収ゾーンよりも優れたものになります。
出典： 先端材料
新しいショックアブソーバーの開発
この結果は、ジャイロイド格子と呼ばれる複雑で多孔質な形状を作成することで達成されました。そして、3Dプリントで製造された実際の部品をCTスキャンで解析し、CADコンピュータモデルと比較しました。
出典： 先端材料
実際の材料は CAD モデルとは若干異なりますが、一部の領域で金属の蓄積が厚くなる (密度が 11.8% 増加する) ため、実際の耐衝撃性は正しく予測されました。
圧縮を加えると、ジャイロイド格子はそれをねじれに変換し、境界条件を変更することでエネルギー吸収特性を調整できます。
これらの材料は、衝撃の種類と重大度に応じて、その特性に適応して変化し、影響を軽減することができます。
用途
金属3Dプリンターは初期コストが高いため、現状では主に航空宇宙産業などの分野に限定されています。しかし、技術が成熟し、生産規模が拡大するにつれ、この状況は急速に変化しています。
「この材料は将来、自動車と航空宇宙の安全性の両方に応用され、必要に応じてさまざまなニーズに適応できる単一の新しいクラスの材料を提供する可能性があると考えています。
また、衝撃を回転運動エネルギーに変換することで、新しい形態のエネルギー採取の開発を支援することもできます。」
そのため、数年後には、ねじれジャイロイド構造によって調整可能なエネルギー吸収、崩壊応力、剛性を制御できる、衝突に対する新しいクラスの適応型材料が登場する可能性があります。
スワイプしてスクロール→
| 機能 | 従来の吸収体 | CTCMメタマテリアル |
|---|---|---|
| 応答タイプ | 固定力-変位 | 適応型で調整可能な圧縮-ねじり |
| 材料組成 | フォーム、ハニカム、金属板 | 3Dプリントされたジャイロイド格子 |
| エネルギー吸収効率 | 中程度、一定 | 高い、衝撃ごとに変動 |
| 製法 | 鋳造または鍛造 | 積層造形 |
| 潜在的な用途 | バンパー、クラッシュボックス | アダプティブクラッシュプロテクション、航空宇宙パネル |
当初は、鉄道、航空宇宙、防衛分野に限定されると思われますが、その後、高級モデルからベースモデルまで、より広範な自動車分野に進出していくでしょう。
3Dプリントへの投資
ナノ次元
Nano Dimensionは当初、3Dプリントエレクトロニクスに注力していました。これには、導電性または誘電性のインクやセラミックといった非常に特殊な技術が含まれます。これらは、例えば光学部品や無線部品の製造に活用できます。
これは、ナノスケールへの 3D プリンティングの可能な応用の XNUMX つであり、「」でさらに詳しく検討しました。ナノスケール 3D プリンティングは商業化に向けて準備が整っているようだ"。
(NNDM )
注目すべきは、ナノディメンションが買収と社内研究開発の組み合わせを通じて成長してきたことです。この戦略は、 2024年にデスクトップメタルを買収.
両社は、電子機器から大型産業機器、航空宇宙に至るまで、あらゆる規模の金属およびセラミックス3Dプリンティングにおいて、より強固な地位を築くことになります。また、SpaceX、Tesla、GE、Honeywell、Emerson、Raytheon、NASA、Medtronicなどの顧客基盤を統合することで、規模の経済も実現します。
最後に、Nano Dimension はヨーロッパ、Desktop Metal は米国と、両社は主に異なる地域で活動していたため、営業チームを統合することで相乗効果が生まれていました。
同社は、製造における環境負荷を、CO2排出量を94%、水使用量を100%、材料使用量を98%、化学物質使用量を82%削減できると主張しています。これにより、Nano Dimensionは3Dプリンティングにおける技術リーダーの一社として台頭しました。
出典： ナノディメンション
別の ユーザー獲得 続いて マークフォージドを1億1500万ドルで買収複合材および金属の付加製造装置に重点を置くNano Dimensionは、Markforgedの買収により、金属3Dプリント市場における地位をさらに強化します。
「この合併の素晴らしさ、そして Markforged とその一連の技術の素晴らしさは、当社の技術と重複していないことです。相乗効果は、同様の企業への応用にあります。」
ヨアヴ・スターン - ナノディメンション CEO
同社はまた、買収と社内開発を通じて、3D プリント ソフトウェアのリーダーへと進化しています。
しかし、投資家は、3Dプリンティング業界全体が依然としてキャッシュフローがマイナスであり、将来的に利益を上げるにはコストを削減するか、十分に成長する必要があることを認識する必要がある。
（こちらもお読みください ナノディメンションに関するより詳細な投資レポートについては、こちらをご覧ください。.)
ナノディメンション（NNDM）の最新株価ニュースと動向
参照研究:
1. マティア・ウツェリ、マリア・L・ガット、エドアルド・マンチーニ、ドナート・オーランディ、ダニエレ・コルティス、マルコ・サッソ、シャンムガム・クマール。 。アダプティブツイスティングメタマテリアル。先進的な素材。 2025 年 10 月 22 日。 https://doi.org/10.1002/adma.202513714
