nTop 소프트웨어는 고급 격자 생성을 통해 고성능 신발 미드솔 설계를 위한 특수 계산 엔진 역할을 합니다. 암시적 모델링을 활용하여 디자이너에게 복잡한 형상, 특히 TPMS(삼중 주기 최소 표면) 및 그래픽 단위에 대한 정밀한 제어를 제공하여 기존 CAD 소프트웨어로는 정의하기 어렵거나 불가능한 구조를 만들 수 있습니다.
이 소프트웨어의 핵심 기능은 기능적 등급 재료를 만드는 것입니다. 엔지니어는 격자 매개변수(벽 두께 및 셀 크기와 같은)를 공간적으로 다양하게 변경할 수 있도록 하여 nTop는 단일 재료를 맞춤형 쿠셔닝 및 지지 영역이 있는 조정된 기계 시스템으로 변환합니다.
암시적 모델링의 힘
CAD의 한계 극복
기존 설계 소프트웨어는 경계 표현(B-rep)에 의존하며, 이는 격자 구조에 있는 수천 개의 표면을 처리하는 데 어려움을 겪습니다.
nTop는 기하학을 연속적인 3D 필드로 나타내는 수학적 접근 방식인 암시적 모델링을 사용합니다.
이를 통해 소프트웨어는 표준 CAD 도구에서 흔히 발생하는 계산 충돌 없이 복잡한 미드솔 아키텍처를 처리할 수 있습니다.
정밀한 기하학적 제어
이 소프트웨어는 미드솔의 기본 구성 요소에 대한 세분화된 제어를 제공합니다.
디자이너는 WTPMS(삼중 주기 최소 표면) 및 그래픽 단위를 포함한 특정 격자 단위 유형을 선택할 수 있습니다.
이러한 구조는 표준 솔리드 폼에 비해 우수한 에너지 반환 및 피로 저항성을 제공합니다.
기능적 등급 재료 만들기
공간 분포
신발 설계에서 nTop의 주요 역할은 격자의 공간 분포를 정의하는 것입니다.
균일한 구조 대신 이 소프트웨어를 사용하면 격자가 발 모양을 가로질러 원활하게 변형될 수 있습니다.
이를 통해 격자 구조가 발의 압력 맵과 완벽하게 정렬됩니다.
벽 두께 조정
이 소프트웨어를 사용하면 미세 수준에서 격자 벽 두께를 조절할 수 있습니다.
발뒤꿈치에는 충격 안정성을 위해 더 두꺼운 벽을 적용하고, 발 앞쪽에는 유연성을 위해 더 얇은 벽을 사용합니다.
이 기능을 통해 기본 재료를 변경하지 않고도 신발의 성능 특성을 변경하는 "기능적 등급"을 만들 수 있습니다.
미세 조정된 맞춤 설정
nTop는 기존 성형 또는 가공 공정에서는 사용할 수 없는 수준의 설계 자유도를 제공합니다.
엔지니어는 단위 치수를 조작하여 미드솔의 기계적 성능을 조정할 수 있습니다.
이를 통해 특정 운동 동작 또는 생체 역학 데이터에 최적화된 제품을 만들 수 있습니다.
절충점 이해
복잡성 관리
nTop는 엄청난 자유도를 제공하지만, 암시적 기하학의 복잡성은 추상적일 수 있습니다.
엔지니어는 명시적 표면(모서리 및 면)의 관점에서 필드 및 수학적 규칙의 관점으로 전환해야 합니다.
이는 기존 신발 설계 워크플로에 비해 설계 접근 방식의 근본적인 변화가 필요합니다.
첨단 제조에 대한 의존성
nTop에서 설계된 복잡한 격자, 특히 가변 밀도 및 언더컷이 있는 격자는 기존 사출 성형으로는 제조하기 어려운 경우가 많습니다.
이러한 설계를 실현하려면 일반적으로 적층 제조(3D 프린팅)가 필요합니다.
따라서 이 소프트웨어의 유용성은 생산 등급 3D 프린팅 하드웨어의 가용성과 밀접하게 연관되어 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
신발 프로젝트에서 nTop의 가치를 극대화하려면 설계 전략을 선수의 특정 기계적 요구 사항과 일치시키십시오.
- 국소 편안함이 주요 초점인 경우: 기능적 등급을 활용하여 중족골 머리와 같은 고압 영역의 격자 밀도를 부드럽게 합니다.
- 구조적 안정성이 주요 초점인 경우: 무거운 별도 부품을 추가하지 않고 단단한 지지력을 제공하기 위해 내측 아치에서 격자 벽 두께와 단위 치수를 늘립니다.
격자 매개변수의 공간적 조작을 마스터하면 미드솔을 인간 생체 역학에 맞게 조정된 프로그래밍 가능한 기계 장치로 만들 수 있습니다.
요약 표:
| nTop의 주요 역할 |
|---|
| 암시적 모델링 |
| 기능적 등급 재료 |
| 정밀한 기하학적 제어 |
| 미세 조정된 맞춤 설정 |
| 첨단 제조 지원 |
| 신발 미드솔 설계에 대한 이점 |
|---|
| 기존 CAD로는 달성할 수 없는 복잡한 격자 형상을 가능하게 하여 충돌을 방지합니다. |
| 격자 매개변수를 공간적으로 다양하게 하여 맞춤형 쿠셔닝 및 지지 영역을 만듭니다. |
| 우수한 에너지 반환 및 피로 저항성을 위한 고성능 TPMS/그래픽 단위를 설계합니다. |
| 특정 운동 동작 또는 생체 역학 데이터에 맞게 미드솔을 최적화하여 고유한 성능을 달성합니다. |
| 적층 제조(3D 프린팅)로만 가능한 복잡한 구조를 설계합니다. |
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참고문헌
- Mohammad Javad Hooshmand, Mohammad Abu Hasan Khondoker. Machine Learning Algorithms for Predicting Mechanical Stiffness of Lattice Structure-Based Polymer Foam. DOI: 10.3390/ma16227173
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