JP2011528621A - 内部に存在する各セルのうち一部に固体が充填されたトラスタイプの周期的な多孔質材料 - Google Patents
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Abstract
本発明は、内部に存在する各セルのうち一部に固体が充填された３次元トラスタイプの周期的な多孔質材料に関するもので、トラス形態の周期的な多孔質材料に圧縮やせん断荷重が加えられたときに発生しやすいトラス要素の坐屈を防止できるように、内部に存在する各セルのうち一部に金属、セラミックス、合成樹脂やその複合材などを充填して固形化させたものに関するものである。これによると、トラスタイプの周期的な多孔質材料の内部に存在する各セルのうち一部に固体を充填することによって、圧縮荷重やせん断荷重が作用するとしてもトラス要素に坐屈が容易に発生せず、坐屈が発生するとしても、急激な強度低下を防止することによって構造材としての安定性を充分に確保することができる。
【選択図】図１１
【選択図】図１１
Description
本発明は、軽量多孔質材料に関するもので、より詳細には、トラスタイプの周期的な多孔質材料に存在する各内部セルのうち一部に固体を充填することによってトラス要素の坐屈を最大限に抑制し、坐屈が発生した場合にも、坐屈発生後の急激な強度低下を防止することによって構造材としての安定性を充分に確保できるようにした、内部に存在する各セルのうち一部に固体が充填されたトラスタイプの周期的な多孔質材料に関するものである。
一般に、多孔質材料は、内部に数多くの小さいセルを有することによって、軽くかつ相対的に強度の高い材料をいう。
このような多孔質材料としては、発泡樹脂、発泡金属、焼結セラミックスなどを挙げることができ、多孔質材料は、これら内部の各セルが互いに通じているかどうかによって開放型と閉鎖型に分類され、多様な産業分野で活発に活用されている。
そのうち内部セルの大きさ、形態及び配置が均一な材料を周期的な多孔質材料（Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）という。
最近、新しい周期的な多孔質材料としてトラス形態を有するものが紹介されている（Ｈ．Ｎ．Ｇ．Ｗａｄｌｅｙ，Ｎ．Ａ．Ｆｌｅｃｋ，Ａ．Ｇ．Ｅｖａｎｓ，２００３，Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ.６３，ｐｐ.２３３１〜２３４３）。
特に、精密な計算を通して最適の強度を有するように設計されたトラス構造は、ハニカム格子とほぼ同じ機械的物性を有しながら内部が開放されており、空間を活用できるという利点を有する。
さらに、最も一般的なトラス形態は、図１に示すようなピラミッド（Ｐｙｒａｍｉｄ）トラスであるが、このピラミッドトラスは、通常、４個の正三角形格子が傾斜面をなし、正方形格子が下面（又は上面）をなすように構成されており、四角形状の板構造物を製造するのに有利である。
また、他のトラス構造として、図１に示すような正四面体と正八面体が組み合わされた形態のオクテット（Ｏｃｔｅｔ）トラス（Ｒ．Ｂｕｃｋｍｉｎｓｔｅｒ Ｆｕｌｌｅｒ，１９６１，ＵＳ Ｐａｔｅｎｔ２，９８６，２４１）を挙げることができるが、この構造では、各要素が互いに正三角形をなす。
更に他のトラス構造として、カゴメ（Ｋａｇｏｍｅ）トラス（Ｓ．Ｈｙｕｎ，Ａ．Ｍ．Ｋａｒｌｓｓｏｎ，Ｓ．Ｔｏｒｑｕａｔｏ，Ａ．Ｇ．Ｅｖａｎｓ，２００３，Ｉｎｔ Ｊ．ｏｆ Ｓｏｌｉｄｓ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｖｏｌ.４０，ｐｐ．６９８９―６９９８）を挙げることができるが、これは、２１世紀に入ってオクテットトラスを変形することによって完成したものである。
図１に例示したカゴメトラスは、ピラミッドトラス及びオクテットトラスに比べて方向による構造の剛性変化が少なく、坐屈に対する抵抗性、坐屈後の変形の安定性、エネルギー吸収能力などに優れたものと知られている。
一方、ワイヤは、大量生産、加工及び高強度を容易に実現する。ワイヤの望ましい例としてはピアノ線を挙げることができる。最近は、このようなワイヤの特性を考慮した上で、ワイヤを素材にしたトラス形態の周期的な多孔質材料を製作する方法が開示された。
例えば、大韓民国登録特許第０５６６７２９号、第０６３３６５７号、第０７００２１２号、第０７６７１８６号、特許出願第２００６―０１１９２３３号などは、いずれもワイヤを素材にして周期的な多孔質材料を製作する方法に関するもので、図２〜図６は、前記開示した各技術による周期的な多孔質材料の形状を示している。
ところが、前記提示されたトラス形態の周期的な多孔質材料は、これらに圧縮やせん断などの荷重が作用する場合、これを構成するトラス要素の坐屈によって多孔質材料自体が破損する場合が多い。
特に、トラス要素の細長比が高いか、ワイヤの素材がピアノ線のように高強度金属や複合材料に使用される高強度繊維又は繊維強化樹脂である場合、弾性坐屈が発生しやすいが、この場合、坐屈発生後に強度が急激に減少する傾向があり、これを素材にしてトラス形態の周期的な多孔質材料を製造する場合、構造材として必要な安定性が低下し、変形によるエネルギー吸収量も減少する。
すなわち、登録特許第０７０８４８３号と特許出願第２００６―０１１９２３３号に開示したワイヤで組み立てられる多孔質材料の場合、トラス要素が屈曲されており、より坐屈に脆弱になる可能性が大きいので、これを補完する必要がある。
本発明は、上述したような従来技術の多くの限界を勘案した上で、これを解決するためになされたもので、トラスタイプの周期的な多孔質材料の内部に存在する各セルのうち一部に固体を充填することによって、圧縮荷重やせん断荷重が作用するとしてもトラス要素に坐屈が容易に発生せず、坐屈が発生するとしても、急激な強度低下を防止することによって構造材としての安定性を充分に確保できるようにした、内部に存在する各セルのうち一部に固体が充填されたトラスタイプの周期的な多孔質材料を提供することを主な解決課題とする。
本発明は、上述した解決課題を達成するための手段として、内部に多数のセルが周期的に形成された３次元トラスタイプの多孔質材料において、前記多数のセルのうち一部に固体が充填されたことを特徴とする３次元トラスタイプの周期的な多孔質材料を提供する。
このとき、前記各セルは、同一大きさのセルが周期的に多数形成された形態であるか、又は互いに異なる二つの大きさのセルが周期的に多数形成された形態であることが望ましい。
特に、前記同一大きさのセルが周期的に多数形成された形態に充填される固体は、一つずつスキップした各セルに交互に注入されて充填されることがより望ましい。
そして、前記同一大きさのセルが周期的に多数形成された形態は、正六面体トラスであってもよい。
その一方、前記互いに異なる二つの大きさのセルが周期的に多数形成された形態に充填される固体は、互いに異なる二つの大きさのセルのうち小さい大きさのセルのみに充填されることが望ましい。
このとき、前記互いに異なる二つの大きさのセルが周期的に多数形成された形態は、ピラミッドトラス、オクテットトラス、カゴメトラス、ワイヤで織造された類似カゴメトラス、ワイヤで織造された類似オクテットトラスから選択されたいずれか一つであることが望ましい。
さらに、前記固体は、はんだ付けやろう付け用ペースト溶融物が固形化されたもの、又は液状の合成樹脂や金属が固形化されたもののうちいずれか一つであることが望ましい。
本発明に係る内部に存在する各セルのうち一部に固体が充填された多孔質材料は、次のような効果を有する。
第一に、トラス形態の周期的な多孔質材料に圧縮やせん断などの荷重が作用する場合に発生するトラス要素の坐屈を抑制し、坐屈発生後にも、急激な強度低下を抑制することによって構造材として必要な安定性を高め、変形によるエネルギー吸収量を増加させる。
第二に、内部セルのうち一部のみに固体を充填する場合にも、トラスを構成する全てのトラス要素を拘束することができ、トラス要素の坐屈抑制を極大化しながら内部多孔性も維持することができる。
第三に、トラス形態の周期的な多孔質材料を製造するとき、はんだ付け、ろう付け、樹脂接合などの単純かつ既に確立された技術を使用することによって生産費用が節減され、大量生産が容易になる。
第四に、内部の一部のセルを固体で充填する方法として、３次元トラス形態に製造した後、液体状態の合成樹脂や金属に浸してから取り出し、液体の重さ、粘度及び毛細管現象などの作用によって内部セルのうち小さいもののみに液体が残るようにし、自然又は強制に冷却したり、熱を加えることによって合成樹脂や金属を固体化する方法は、生産費用や大量生産性の面でより有利である。
以下では、添付の図面を参考して本発明に係る好適な実施例をより詳細に説明する。
本発明は、３次元トラス形態の周期的な内部の各セルのうち一部に固体が充填された構造を有する多孔質材料を提供する。
このとき、前記トラス形態の周期的な各内部セルのうち一部に充填される固体は、はんだ付けやろう付け用ペースト、液状の合成樹脂、金属、セラミックス、その複合材などになり得る。
この場合、前記はんだ付けやろう付け用ペーストは、各セルのうち一部に注入される方式で充填された後、熱によってペースト内部の溶加材（Ｆｉｌｌｅｒ Ｍｅｔａｌ）が溶けることにより、セルに充填される形態で固形化されることが望ましい。
さらに、前記液状の合成樹脂又は金属は、各セルのうち一部に注入される方式で充填された後、一定時間の経過とともに自然に固形化されてもよく、又は、冷却したり、熱を加えることによって強制に固形化されてもよい。
特に、カゴメトラスのように多孔質材料内部のセルの大きさが互いに異なる二つで構成されている場合は、前記３次元トラス形態の多孔質材料をこれら液状の合成樹脂又は金属に浸してから取り出す方式で一部のセルに液状の合成樹脂又は金属を充填することができる。このとき、液体状態をなす合成樹脂又は金属の粘度、密度、表面張力、トラス要素をなす物質との親和性、毛細管現象などを適宜利用し、内部の多くのセルのうち小さいもののみに液状の合成樹脂又は金属を充填されるように誘導することができ、充填後には自然冷却、強制冷却又は加熱による固形化が可能である。
このように３次元トラス形態の周期的なセルを有する多孔質材料の一部のセルに上述した形態の固体を充填する方式は、次のような形態を有することができる。
このとき、前記各セルは、同一大きさのセルが周期的に繰り返して形成された形態になってもよく、又は、互いに異なる二つの大きさのセルが周期的に多数形成された形態になってもよい。
ここで、互いに異なる二つの大きさのセルが周期的に多数形成された形態である場合は、相対的により小さい大きさのセルに前記固体が充填されることが望ましい。
［第１の実施例］
図７は、本発明に係る多孔質材料である正六面体トラス形態の内部セルのうち一部に固体が充填された例を示す例示的な斜視図である。
図７によると、本発明の第１の実施例は、固体２００が充填される方式において、正六面体トラス形態の各内部セル１００のうち一つずつスキップした上下左右のセルに交互に充填される形態の充填構造を有する。
この場合、元々正六面体トラスは構造的安定性が非常に低い構造であるが、充填された固体２００によって全てのトラス要素が拘束されるので、トラス要素自体の坐屈が抑制されるだけでなく、構造体全体の安定性が画期的に高くなる。
その一方、全体のセル１００のうち１／４が固体２００で充填されるようになり、多孔率はその分だけ減少する。
そして、前記セル１００に充填される固体２００は、上述したように、はんだ付けやろう付け用ペースト、液状の合成樹脂や金属であることが望ましく、注入方式で充填されることがより望ましい。
［第２の実施例］
図８は、本発明に係る多孔質材料であるピラミッドトラス形態の内部セルのうち一部に固体が充填された例を示す例示的な斜視図である。
図８によると、本発明の第２の実施例は、ピラミッドトラス形態を構成するピラミッド体と正四面体のセル１００のうち正四面体のセルのみに固体３００が充填された形態を有する。
これにより、全てのトラス要素が拘束されるので、トラス要素自体と構造体全体の安定性が画期的に高くなる。
その一方、各内部セル１００の全体の体積のうち約１／３が固体３００で充填されるようになり、多孔率はその分だけ減少する。
さらに、前記セル１００に充填される固体３００も、上述したように、はんだ付けやろう付け用ペースト、液状の合成樹脂や金属であることが望ましく、注入方式で充填されることがより望ましい。
［第３の実施例］
図９は、本発明に係る多孔質材料であるオクテットトラス形態の内部セルのうち一部に固体が充填された例を示す例示的な斜視図である。
図９によると、本発明の第３の実施例は、オクテットトラス形態を構成する正八面体と正四面体のセル１００のうち正四面体のセルのみに固体４００が充填された形態を有する。
これにより、全てのトラス要素が拘束されるので、トラス要素自体と構造体全体の安定性が画期的に高くなる。
その一方、各内部セル１００の全体の体積のうち約１／３が固体４００で充填されるようになり、多孔率はその分だけ減少する。
この場合も、前記セル１００に充填される固体４００は、上述したように、はんだ付けやろう付け用ペースト、液状の合成樹脂や金属であることが望ましく、注入方式で充填されることがより望ましい。
ここで、オクテットトラス形態の他の変形可能な実施例として、製造された多孔質材料が類似正八面体と類似正四面体を有するワイヤで構成された類似オクテットトラス形態である場合、固体が類似正四面体のセルのみに注入される形態を有するように構成することもできる。
［第４の実施例］
図１０は、本発明に係る多孔質材料であるカゴメトラス形態の内部セルのうち一部に固体が充填された例を示す例示的な斜視図である。
図１０によると、本発明の第４の実施例は、カゴメトラスを構成する八面体と正四面体のセル１００のうち正四面体のセルのみに固体５００が充填された形態を有する。
これにより、全てのトラス要素が拘束されるので、トラス要素自体と構造体全体の安定性が画期的に高くなる。
このとき、本発明の第４の実施例の場合は、各内部セル１００の全体の体積のうち約１／２４のみが固体５００で充填されるので、多孔率の減少は、上述した第１、第２及び第３の実施例の場合に比べて最小化される。
前記セル１００に充填される固体５００は、上述したように、はんだ付けやろう付け用ペースト、液状の合成樹脂又は金属であることが望ましく、注入方式で充填されることがより望ましい。
［第５の実施例］
図１１は、本発明に係る連続したワイヤで構成された類似カゴメトラス構造体の内部セルのうち一部に固体が充填された例を示す例示的な斜視図である。
図１１によると、本発明の第５の実施例は、登録特許第０７０８４８３号と特許出願第２００６―０１１９２３３号に開示されている、連続したワイヤで構成された類似カゴメトラス構造体の各内部セル１００のうち正四面体と類似したセルに固体６００が充填された形態を有する。
このとき、トラス要素の役割をするワイヤが屈曲されているので、特に固体６００が充填される前の状態では坐屈に脆弱であるが、固体５００の充填によって坐屈を大きく抑制できるようになる。
特に、この構造体をワイヤを用いて組み立てた後、固体６００を充填する方法としては、上述したように、はんだ付け、ろう付け、樹脂接合などを使用できるが、これを用いると、ワイヤ同士を接合するための別途の過程を省略できるようになる。
上述したような各実施例に示された構造からなる本発明の多孔質材料は、次のように製造される。
例えば、充填される固体がはんだ付けやろう付け用ペーストである場合は、図１２のフローチャートに例示したように、まず、内部に多数のセルを有する３次元トラス形態の多孔質材料を製造する段階が行われる（Ｓ１００）。
前記多孔質材料製造段階（Ｓ１００）を通して３次元トラス形態の多孔質材料が準備されると、続いて、第１の実施例〜第５の実施例のうちいずれか一つの形態を有するように、はんだ付けやろう付け用ペーストを内部に存在する各セルのうち一部に注入する段階が行われる（Ｓ１１０）。
前記注入段階（Ｓ１１０）を通してはんだ付けやろう付け用ペーストが多孔質材料の各セルの適所に注入されると、続いて、熱を加えることによって前記はんだ付けやろう付け用ペーストを溶融させる段階が行われる（Ｓ１２０）。
このとき、前記溶融段階で加えられる熱は、はんだ付けやろう付け用ペースト内部の溶加材を溶融させるようになり、溶融した溶加材は該当のセルに充分に充填されるようになる。
この状態で、セルを自然又は強制に冷却して固形化させる冷却段階（Ｓ１３０）が行われることによって、本発明で要求する坐屈に対する対抗力の大きい３次元トラス形態の軽量構造体であり、かつ内部に周期的なセルを有する多孔質材料を完成できるようになる。
一方、充填される固体が液状の合成樹脂や金属である場合は、図１３のフローチャートに例示したように、まず、内部に多数のセルを有する３次元トラス形態の多孔質材料を製造する段階が行われる（Ｓ２００）。
前記多孔質材料製造段階（Ｓ２００）を通して３次元トラス形態の多孔質材料が準備されると、続いて、第１の実施例〜第５の実施例のうちいずれか一つの形態を有するように、液状の合成樹脂又は金属を内部に存在する各セルのうち一部に注入する段階が行われる（Ｓ２１０）。
前記注入段階（Ｓ２１０）を通して液状の合成樹脂又は金属が多孔質材料の各セルの適所に注入されると、続いて、自然又は強制冷却によってこれら溶融物を固形化させる冷却段階が行われる（Ｓ２２０）。
このような段階を通して、本発明で要求する坐屈に対する対抗力の大きい３次元トラス形態の軽量構造体であり、かつ内部に周期的なセルを有する多孔質材料を完成できるようになる。
その一方、カゴメトラスのような多孔質材料である場合、内部に存在する各セルの大きさが互いに異なるように形成された場合は、図１４のフローチャートに例示したように、まず、カゴメトラス構造の多孔質材料を製造する段階（Ｓ３００）と、製造されたカゴメトラス構造の多孔質材料を液状の合成樹脂又は金属が収容された浴槽に浸漬する段階（Ｓ３１０）と、一定時間の経過後、浴槽から多孔質材料を取り出した後、残留する液状の合成樹脂又は金属を硬化させる段階（Ｓ３２０）とを経て小さいセルの内部に固体を容易に充填することもできる。
この場合、上述したように、浸漬時に液状の合成樹脂又は金属が選択的に各セルの内部に充填されることは、これら液状の合成樹脂又は金属の物性（粘度、密度、表面張力、毛細管現象及びカゴメトラス構造をなす物質との親和性）によって可能である。
以上の説明は、本発明を説明するために例示されたものに過ぎなく、本発明の目的を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能であることは当然である。
１００ セル
２００ 固体
３００ 固体
４００ 固体
５００ 固体
６００ 固体
２００ 固体
３００ 固体
４００ 固体
５００ 固体
６００ 固体
Claims (7)
- 内部に多数のセルが周期的に形成された３次元トラスタイプの多孔質材料において、
前記多数のセルのうち一部には固体が充填されたことを特徴とするトラスタイプの周期的な多孔質材料。 - 前記各セルは、同一大きさのセルが周期的に多数形成された形態であるか、又は互いに異なる二つの大きさのセルが周期的に多数形成された形態であることを特徴とする、請求項１に記載のトラスタイプの周期的な多孔質材料。
- 前記同一大きさのセルが周期的に多数形成された形態に充填される固体は、一つずつスキップした各セルに交互に注入されて充填されることを特徴とする、請求項２に記載のトラスタイプの周期的な多孔質材料。
- 前記同一大きさのセルが周期的に多数形成された形態は正六面体トラスであることを特徴とする、請求項３に記載のトラスタイプの周期的な多孔質材料。
- 前記互いに異なる二つの大きさのセルが周期的に多数形成された形態に充填される固体は、互いに異なる二つの大きさのセルのうち小さい大きさのセルのみに充填されることを特徴とする、請求項２に記載のトラスタイプの周期的な多孔質材料。
- 前記互いに異なる二つの大きさのセルが周期的に多数形成された形態は、ピラミッドトラス、オクテットトラス、カゴメトラス、ワイヤで織造された類似カゴメトラス、ワイヤで織造された類似オクテットトラスから選択されたいずれか一つであることを特徴とする、請求項５に記載のトラスタイプの周期的な多孔質材料。
- 前記固体は、はんだ付けやろう付け用ペースト溶融物が固形化されたもの、又は液状の合成樹脂や金属が固形化されたもののうちいずれか一つであることを特徴とする、請求項１、３、５のうちいずれか１項に記載のトラスタイプの周期的な多孔質材料。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015168372A (ja) * | 2014-03-10 | 2015-09-28 | 東レ株式会社 | Ｆｒｐ製三次元ユニットおよびそれを用いた構造体および構造物 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR876M (ja) | 1960-10-12 | 1961-10-16 | ||
| US8465825B1 (en) * | 2009-05-29 | 2013-06-18 | Hrl Laboratories, Llc | Micro-truss based composite friction-and-wear apparatus and methods of manufacturing the same |
| KR101219878B1 (ko) * | 2010-12-29 | 2013-01-09 | 전남대학교산학협력단 | 트러스 구조의 심재를 구비한 샌드위치 패널의 제조방법 |
| US20160208372A1 (en) | 2013-08-27 | 2016-07-21 | University Of Virginia Patent Foundation | Lattice materials and structures and related methods thereof |
| EP3092349A4 (en) * | 2014-01-07 | 2017-09-06 | Nama Development LLC | 3-d honeycomb foam structure |
| RU2568487C1 (ru) * | 2014-07-22 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ изготовления многослойной конструкции с ферменным заполнителем |
| CN104712097B (zh) * | 2015-03-24 | 2017-01-04 | 哈尔滨工业大学 | 周期微观桁架嵌片以及周期微观桁架结构体的制造方法 |
| EP3341322B1 (en) * | 2015-08-25 | 2020-10-07 | HRL Laboratories LLC | Sparse truss structures and methods of making the same |
| KR101682992B1 (ko) | 2015-11-04 | 2016-12-06 | 전남대학교산학협력단 | 직조 금속에 기반한 팽창성 구조체, 그 제조방법 및 장치 |
| US10933609B2 (en) * | 2016-03-31 | 2021-03-02 | The Regents Of The University Of California | Composite foam |
| US10180000B2 (en) | 2017-03-06 | 2019-01-15 | Isotruss Industries Llc | Composite lattice beam |
| US10584491B2 (en) * | 2017-03-06 | 2020-03-10 | Isotruss Industries Llc | Truss structure |
| CN107878727A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-04-06 | 北京航空航天大学 | 一种基于微桁架的承载/热防护一体化机翼前缘结构 |
| USD896401S1 (en) | 2018-03-06 | 2020-09-15 | Isotruss Industries Llc | Beam |
| USD895157S1 (en) | 2018-03-06 | 2020-09-01 | IsoTruss Indsutries LLC | Longitudinal beam |
| USD967988S1 (en) * | 2020-06-03 | 2022-10-25 | Isotruss Industries Llc | Isogrid structure |
| KR102408857B1 (ko) * | 2020-07-21 | 2022-06-13 | 전남대학교산학협력단 | 템플릿 없이 3주기 최소 곡면 형태의 박막으로 구성된 3차원 구조체를 제조하는 방법 |
| CN112249509B (zh) * | 2020-09-01 | 2022-08-02 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 吸能结构及吸能缓冲装置 |
| CN113719574B (zh) * | 2021-08-10 | 2022-07-05 | 北京工业大学 | 一种蜂窝状正六边形点阵材料结构 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007514059A (ja) * | 2003-11-07 | 2007-05-31 | キジュ カン | 連続ワイヤーで直接織られた３次元の多孔質軽量構造体及びその製造方法 |
Family Cites Families (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2986241A (en) * | 1956-02-07 | 1961-05-30 | Fuller Richard Buckminster | Synergetic building construction |
| US3586645A (en) * | 1964-08-20 | 1971-06-22 | Syndetic Research Associates I | Thermoplastic cellular material frocesses and products |
| US5262398A (en) * | 1987-03-24 | 1993-11-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ceramic oxide superconductive composite material |
| TW274068B (ja) * | 1993-05-13 | 1996-04-11 | Ciba Geigy Ag | |
| US7211348B2 (en) * | 2000-08-10 | 2007-05-01 | University Of Virginia Patent Foundation | Multifunctional battery and method of making the same |
| US6739937B2 (en) * | 2000-12-21 | 2004-05-25 | Kenneth D. Snelson | Space frame structure made by 3-D weaving of rod members |
| JP3664385B2 (ja) * | 2001-02-13 | 2005-06-22 | 鹿児島県 | 微小金属複合中空球体およびその製造方法 |
| JP4697834B2 (ja) * | 2001-05-16 | 2011-06-08 | 五洋建設株式会社 | プレキャストコンクリート板およびその製造方法ならびにスラブの構築方法 |
| US6644535B2 (en) * | 2001-05-18 | 2003-11-11 | Massachusetts Institute Of Technology | Truss core sandwich panels and methods for making same |
| US7963085B2 (en) * | 2002-06-06 | 2011-06-21 | University Of Virginia Patent Foundation | Multifunctional periodic cellular solids and the method of making same |
| US20050202206A1 (en) * | 2002-05-30 | 2005-09-15 | Wadley Haydn N.G. | Method for manufacture of periodic cellular structure and resulting periodic cellular structure |
| WO2004022869A2 (en) * | 2002-09-03 | 2004-03-18 | University Of Virginia Patent Foundation | Method for manufacture of truss core sandwich structures and related structures thereof |
| JP4197425B2 (ja) * | 2002-11-07 | 2008-12-17 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体 |
| US20060080835A1 (en) * | 2003-02-14 | 2006-04-20 | Kooistra Gregory W | Methods for manufacture of multilayered multifunctional truss structures and related structures there from |
| KR100566729B1 (ko) | 2004-06-18 | 2006-03-31 | 강기주 | 와이어로 구성된 3차원 다공질 경량 구조재와 그 제조장치 |
| KR100700211B1 (ko) * | 2004-07-23 | 2007-03-27 | 전남대학교산학협력단 | 금속판을 이용한 3차원 트러스 중간층을 가진 샌드위치 판재의 제조방법 |
| KR100561832B1 (ko) | 2004-08-27 | 2006-03-17 | 주식회사 로템 | 프레스 판넬 자동 이송장치 |
| US20060065330A1 (en) * | 2004-09-29 | 2006-03-30 | Cooper Khershed P | Porous metallic product and method for making same |
| KR100633657B1 (ko) | 2004-12-14 | 2006-10-11 | 현대자동차주식회사 | 초경량 샌드위치 판재의 제조방법 |
| KR100700212B1 (ko) | 2004-12-14 | 2007-03-27 | 전남대학교산학협력단 | 코일 스프링 구조물 및 이를 이용한 샌드위치 판재 |
| KR100734069B1 (ko) | 2005-05-19 | 2007-06-29 | 주식회사 카이로켐 | N(5)-에틸글루타민의 제조방법 |
| US20080260992A1 (en) * | 2005-06-08 | 2008-10-23 | Kabushiki Kaisha Shizuka | Sandwich Panel Including Honeycomb Structure Body and Method of Producing the Sandwich Panel |
| US7678440B1 (en) * | 2006-03-01 | 2010-03-16 | Mcknight Geoffrey P | Deformable variable-stiffness cellular structures |
| US7574830B2 (en) * | 2006-08-08 | 2009-08-18 | Christopher Baker | High strength lightweight material |
| WO2008127301A1 (en) * | 2006-10-27 | 2008-10-23 | University Of Virginia Patent Foundation | Manufacture of lattice truss structures from monolithic materials |
| US8650756B2 (en) * | 2006-10-27 | 2014-02-18 | University Of Virginia Patent Foundation | Manufacture of lattice truss structures from monolithic materials |
| KR101029183B1 (ko) * | 2006-11-29 | 2011-04-12 | 전남대학교산학협력단 | 나선형 와이어로 직조된 3차원의 다공질 경량 구조체 및 그제조 방법 |
| KR100794358B1 (ko) * | 2006-12-07 | 2008-01-15 | 전남대학교산학협력단 | 덩어리 고체로 구성된 카고메 트러스와 유사한 형상의 셀을갖는 다층 3차원 다공질 구조체 및 그 제조방법 |
| KR100767186B1 (ko) * | 2006-12-22 | 2007-10-15 | 전남대학교산학협력단 | 와이어로 구성된 중간층을 갖는 경량 샌드위치 판재와 그제조 방법 |
| KR20090039500A (ko) * | 2007-10-18 | 2009-04-22 | 전남대학교산학협력단 | 3차원 트러스 타입 다공질 재료의 보강재를 구비한 구조물및 그 제조 방법 |
| US20090202780A1 (en) * | 2008-02-13 | 2009-08-13 | Textron Systems Corporation | Forming a honeycomb structure |
| GB0804487D0 (en) * | 2008-03-11 | 2008-04-16 | Terram Ltd | Cellular structures |
| US7694463B2 (en) * | 2008-04-21 | 2010-04-13 | Lanahan Samuel J | Structured polyhedroid arrays and ring-based polyhedroid elements |
| KR101029170B1 (ko) * | 2008-08-08 | 2011-04-12 | 전남대학교산학협력단 | 내부 공간이 다면체 또는 구형의 재료로 충진된 트러스 형태의 주기적인 다공질의 제조 방법 |
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2007514059A (ja) * | 2003-11-07 | 2007-05-31 | キジュ カン | 連続ワイヤーで直接織られた３次元の多孔質軽量構造体及びその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015168372A (ja) * | 2014-03-10 | 2015-09-28 | 東レ株式会社 | Ｆｒｐ製三次元ユニットおよびそれを用いた構造体および構造物 |
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| Publication number | Publication date |
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