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3Dプリントの内部格子は、なぜ軽くしても必要な剛性を残しやすい?

3Dプリント・構造設計

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まず答え

内部を全部詰める代わりに、荷重を支える場所へ材料を残す骨組みを作れるからです。COBRAの3Dプリントアイアンでは、内部格子がフェースを支える剛性・強度を確保しながら重量を減らし、その重量をタングステンへ再配分しています。ただし格子なら何でも高剛性になるわけではありません。

詳しい解説

3Dプリントの内部格子は、ヘッド内部を均一な塊にするのではなく、必要な場所へ細い構造材を配置して荷重を伝える仕組みです。材料を減らしても、力が通る経路を残せるため、単純に中身を空洞化するより必要な剛性や強度を設計しやすくなります。

内部格子は材料を置く場所と空間を分け、荷重を伝える経路や必要な剛性を設計する方法です。図は連続した構造材の概念を示す独自の架空格子で、実製品の内部形状、最適化結果や重量削減率を示しません。向き、太さ、密度、材料や接続位置によって性質が変わり、格子があるだけで性能が保証されるものではありません。

COBRAの3DP TOURアイアンでは、最適化した内部格子について、フェースを支える剛性と強度を与えながら重量を節約できると公式に説明しています。さらに、この構造によってクラブ全体重量の約33%を再配分でき、最大100gのタングステンを低いヒール・トウ側へ配置できるとしています。

ここで重要なのは、軽量化そのものが目的ではなく、減らした重量を別の場所へ使える点です。内部で節約した質量を重心位置や慣性モーメントに効く場所へ移せるため、ヘッド形状を大きく変えずに重量配分を調整できます。

ただし、「格子構造なら必ず軽くて硬い」という意味ではありません。格子の向き、太さ、密度、材料、フェースとの接続位置が合わなければ、必要な剛性を確保できない場合があります。3Dプリントの利点は、複雑な内部形状を製造でき、必要な性能に合わせてその格子を最適化しやすいことです。