WO2016056158A1 - 構造物およびこれを用いた製品 - Google Patents

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WO2016056158A1
WO2016056158A1 PCT/JP2015/003918 JP2015003918W WO2016056158A1 WO 2016056158 A1 WO2016056158 A1 WO 2016056158A1 JP 2015003918 W JP2015003918 W JP 2015003918W WO 2016056158 A1 WO2016056158 A1 WO 2016056158A1
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passage
elastic
silencing
frame
strings
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祥雄 村岡
ロジャー コーン
裕之 安河内
昭彦 古泉
武 鈴木
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ソニー株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing

Definitions

  • This technology relates to the technology of structures that achieve specific functions with a fine structure.
  • Patent Document 1 The stereolithography described in Patent Document 1 is used as a three-dimensional model of a design article, and a portion corresponding to the meat part of the design article in the three-dimensional model is formed in a hollow shape, and the hollow interior has a honeycomb structure. Is formed. As a result, variations in strength due to the three-dimensional model are reduced (see, for example, paragraph [0020] of Patent Document 1).
  • the structure described in Patent Document 2 includes a base material having a plurality of voids, for example, and these voids are provided so that the void ratio decreases from the inside to the outside of the substrate.
  • a metal coating material is formed on the inner surface and the outer surface forming the voids of the base material.
  • a base material having such a structure shape can be manufactured by, for example, a three-dimensional modeling apparatus (3D printer) (see, for example, paragraphs [0034] to [0036] of Patent Document 2).
  • a structure according to an embodiment of the present technology is a structure formed of a material that is cured by energy ray irradiation, and includes a passage structure, an elastic structure, and a frame structure.
  • a functional component having one or more functions is configured by the passage structure, the elastic structure, and the frame structure.
  • one or more functional parts are realized by the passage structure, the elastic structure, and the frame structure, and a new and useful structure can be realized.
  • the structure may further include a silencing structure including at least the passage structure.
  • the silencing structure may include a passage included in the passage structure and a hollow portion communicating with the passage. Thereby, for example, a Helmholtz type silencer structure can be realized.
  • the structure may further include a silencing structure including at least the elastic structure.
  • the elastic structure may include a plurality of first strings each having a first average cross-sectional diameter.
  • the silencing structure is configured with a plurality of first strings and a second average cross-sectional diameter larger than the first average cross-sectional diameter, and a plurality of second strings connecting the plurality of first strings in parallel. You may have a string. With such a silencing structure, it is possible to realize a sound absorbing structure that passively silences sound.
  • the passage structure may include one passage and a plurality of passages branched from the one passage. Thereby, for example, gas and liquid can be separated by a plurality of passages.
  • this structure can realize a silencing function (silence structure).
  • the inner surface of at least one passage included in the passage structure may be tapered.
  • the elastic structure may have a coil spring, a leaf spring, or a region having a plurality of gaps.
  • the holding structure composed of the frame may be a ramen, a truss, or a honeycomb structure.
  • the areas of the passage structure, the elastic structure, and the frame structure are arranged according to the arrangement of the parts of the human body. Thereby, it is possible to realize a comfortable wearable product that functions appropriately in accordance with each function of the human body part.
  • the product according to the present technology is a product having the structure described above.
  • FIG. 1A to 1F are cross-sectional views showing various examples of passage structures.
  • 2A to 2C are cross-sectional views showing various coil springs as examples of the elastic structure.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a unit structure of an enlargement promoting structure as an example of an elastic structure.
  • 4A-C show various examples of frame structures in cross section.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view showing a Helmholtz type silencing structure.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view showing an interference type (side branch type) silencing structure.
  • FIG. 6A is a sectional view showing a flow path expansion type silencing structure.
  • FIG. 6B shows the sound absorption type silencing structure.
  • FIG. 7 shows an example of a silencing structure in which a passive silencing structure is incorporated in a flow path of an active silencing structure.
  • FIG. 8 is a diagram showing the arrangement of various functional areas of the head-mounted device.
  • FIG. 9 is a table showing the correspondence between the various functions of the head-mounted device and the locations where the structures of the basic elements that realize these functions are arranged.
  • FIGS. 10A to 10C are cross-sectional views showing examples of structures arranged in each functional region in the head-mounted device.
  • FIG. 11 schematically illustrates an example in which the structure is applied to a portable computer product such as a smartphone as a product of an electronic device.
  • the structure according to the present technology is a structure formed of a material that is cured by irradiation with energy rays.
  • energy rays typically, light is used as the energy beam and a photo-curable resin is used as the material, and this structure can be manufactured by an optical modeling apparatus, that is, a 3D printer.
  • ultraviolet light is used as the light.
  • energy rays include light, electron beam, heat, ultrasonic waves, and the like.
  • a part or a film made of a material different from the material used in the 3D printer may be provided on at least one of the surface, the inner surface, and the inside of the structure manufactured by the 3D printer.
  • a metal film or the like is coated on the surface of the structure, another part is inserted from the outer surface to the inside of the structure, or another part is connected to the structure. is there.
  • the structures of these three basic elements are (a) a passage structure, (b) an elastic structure, and (c) a frame structure (or a frame structure).
  • the structure has a solid structure.
  • These structures are fine structures formed by a 3D printer. For example, a small structure can be formed in units of 0.1 ⁇ m.
  • the structure of these basic elements will be described.
  • FIGS. 1A to 1F are cross-sectional views showing various examples of the unit structure 100 of the passage structure.
  • the passage typically functions as a liquid or gas flow path, but also realizes a silencing function as described later.
  • FIG. 1A shows the passage 101 in the vertical direction
  • FIG. 1B shows the horizontal direction
  • FIG. 1C shows the oblique direction close to the vertical
  • FIG. 1E shows a basic element structure having one passage 101 and a plurality of (for example, two) passages 102 and 103 branched from the passage 101
  • FIG. 1F shows the structure of a basic element with a passage 101 having a tapered inner surface.
  • 1A to E show a passage having a substantially constant inner diameter (equivalent inner diameter when the cross section is not circular).
  • the directions of the passages in FIGS. 1A to 1D are directions determined when, for example, the reference posture of the structure is determined. Therefore, it is natural that the direction of the passage changes depending on the reference posture.
  • the shape of the passage 101 and the like is not limited thereto, and for example, the inner surface of the passage may be formed in a staircase shape or a ramp shape.
  • the tapered shape shown in FIG. 1F or the stepped or ramp-like inner surface shape described above may be applied to the passages of FIGS. 1A to 1E.
  • FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views showing various coil springs as examples of the unit structure 200 having an elastic structure.
  • a coil spring 201 shown in FIG. 2A has a normal coil spring shape.
  • the coil spring 202 shown in FIG. 2B has a conical shape, and the coil spring 203 shown in FIG. 2C has a drum shape.
  • the spring is not limited to a coil shape, and may be a leaf spring.
  • unit structures 200 having such an elastic structure, functions such as shock resistance, vibration isolation, positioning, and silencing are realized.
  • a region formed by a plurality of voids and a structure in which at least the surface is covered with a cilia structure are also included in the concept of the elastic structure, and in this case, the structure has an impact resistance function.
  • FIG. 3A is a perspective view showing a unit structure 200 of an enlargement promoting structure as an example of an elastic structure.
  • FIG. 3B is a side view thereof.
  • the unit structure 200 of this enlargement promoting structure is a structure that can be expanded and contracted mainly in the vertical and horizontal directions in FIG. 3B, and when another part is compressed, another part is extended. By arranging these unit structures three-dimensionally in the x, y, and z directions, an enlargement promoting structure is realized. Such a structure is also included in the concept of the elastic structure 200.
  • FIGS. 4A to 4C show various examples of the unit structure 300 of the frame structure. These unit structures 300 having a frame structure are configured by a plurality of column materials. For example, the unit structure 300 having a frame structure shown in FIG. 4A has a triangular shape.
  • the frame unit structures 302 and 303 shown in FIGS. 4B and 4C have a truss structure that is rectangular and in which diagonal column members are arranged diagonally.
  • the frame unit structure 300 shown in FIGS. 4A to 4C may be viewed as a cross-sectional view.
  • the frame unit structure 301 is a cylinder having a triangular prism-shaped outer shape
  • the frame unit structures 302 and 303 are cylinders having a quadrangular prism-shaped outer shape.
  • These frame unit structures 301, 302, and 303 are arranged in the x, y, and z directions to realize a frame structure.
  • Examples of the frame structure include a structure such as a ramen, a truss, and a honeycomb.
  • the frame structure is not limited to ramen, truss, and honeycomb, and may be any form as long as it is composed of a plurality of pillar materials. With these frame structures, a holding function of rigidity and strength is realized.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view showing a Helmholtz-type silence structure as an example.
  • This silencing structure includes a passage 101 and a hollow portion 110 communicating with the passage 101.
  • an effective silencing structure can be realized.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view showing an interference type (side branch type) silencing structure.
  • This silencing structure includes a first passage 101a in one direction and a second passage 101b communicating with the first passage 101a.
  • This can be seen as a passage structure in which the passage branches at a predetermined point.
  • a sound wave enters the first passage 101a from the left side (for example, outside) of the first passage 101a in the drawing.
  • An effective silencing structure can be realized by appropriately setting the lengths of the first passage 101a and the second passage 101b, their cross-sectional areas, and the like.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view showing a flow path expansion type silencing structure.
  • This silencing structure includes a first passage 101c having a first passage diameter and a second passage 101d having a second passage diameter larger than the first passage diameter communicating with the first passage 101c.
  • a second passage 101d is formed in the middle of the first passage 101c.
  • the silencing structure using an elastic structure is a sound-absorbing passive silencing structure.
  • FIG. 6B shows the sound absorption type silencing structure.
  • the silencing structure 250 includes a plurality of first strings 206 and a plurality of second strings 205 connected in parallel between the first strings 206.
  • the average cross-sectional diameter (average cross-sectional diameter) of the plurality of second strings 205 is smaller than the average cross-sectional diameter of the first string 206.
  • a plurality of first strings 206 extending in one direction are connected to each other by a plurality of second strings 205.
  • the length and diameter of the first string 206 are not particularly limited, and can be determined according to the frequency of the sound wave to be absorbed.
  • the diameter of the first string 206 can be about several ⁇ m to several mm.
  • the second string 205 is configured to attenuate the vibration of the first string 206 that vibrates in response to sound waves.
  • the diameter of the second string 205 may be smaller than the diameter of the first string 206.
  • the second string 205 is configured to be non-linear, for example, bent.
  • Such a silencing structure 250 enables effective silencing.
  • a structure having a random or maze-like passage may be used, for example, a structure imitating a structure such as sponge or glass wool having a plurality of voids. Good.
  • the active silencing structure shown in FIGS. 5A, 5B and 6A can be combined with the passive silencing structure 250 shown in FIG. 6B.
  • An example is shown in FIG.
  • This silencing structure is a structure in which the silencing structure (sound absorbing structure) 250 shown in FIG. 6B is arranged in a predetermined region in the second passage 101d of the channel expansion type silencing structure shown in FIG. 6A.
  • one or more functional parts are realized by a structure constituted by at least the passage structure and the elastic structure, or a structure in which a frame structure is added to the passage structure and the elastic structure. Thereby, a new and useful structure can be realized.
  • Examples of products using structures As examples of products using structures, (1) a head-mounted device as a wearable product and (2) an electronic device will be described as examples.
  • FIG. 8 is a diagram showing the arrangement of various functional areas of the head wear tool 10.
  • the head mounting device 10 is a mounting device such as a so-called full-face helmet that covers the entire human head, cheeks, ears, mouth, and the like.
  • the head mounting tool 10 includes, for example, a speaker and a microphone (not shown).
  • the head mounting tool 10 is configured by a structure manufactured by a 3D printer in almost all regions other than the components such as the speaker and the microphone.
  • the types of functions of the head mounting device 10 include “impact resistance”, “strength retention”, “sweat removal”, “ventilation”, “drainage”, “silence”, “positioning”, and “vibration isolation”. Each of these functions is realized by at least one of a passage structure, an elastic structure, and a frame structure which are the structures of the basic elements. In FIG. 8, these various functions are indicated by different hatchings at positions corresponding to the regions constituting the head-mounted device 10. These functional areas are mainly areas corresponding to the arrangement of human body parts such as the head, cheeks, ears, and mouth.
  • FIG. 9 is a table showing the correspondence between the various functions of the head-mounted device 10 and the locations where the structures of the basic elements that realize these functions are arranged. “Overall” for a place means that the structure of its basic elements is scattered throughout.
  • a passage structure having a silencing (anechoic) function is arranged around or near the position corresponding to the ear and mouth.
  • a speaker is applied to the ear, and for example, a passage structure having a silencing function is disposed around the speaker.
  • a microphone is disposed in the vicinity of the position corresponding to the mouth.
  • a passage structure having a function of removing sweat is disposed around or near the position corresponding to the forehead.
  • an elastic structure having a positioning function is arranged on the upper, rear and side portions.
  • the elastic structure that realizes this positioning function can exhibit cushioning properties, and can constitute a region that fits the head, cheeks, and the like.
  • a passage structure and / or an elastic structure having functions of ventilation, strength retention, impact resistance, and the exterior itself are arranged.
  • a passage structure having a function of drainage is arranged on the upper and side portions.
  • Drainage is a function of discharging rain or the like, for example.
  • an elastic structure having an anti-vibration function is arranged around or near the position corresponding to the ear and mouth. This anti-vibration function suppresses external noise. As a result, noise can be prevented from being mixed into the microphone and the speaker.
  • the solid parts for constituting the main region of the exterior are scattered and arranged throughout the exterior side of the head-mounted device 10.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view showing a passage structure arranged in the region of the ventilation and drainage functions in the head-mounted device 10, for example.
  • the passage structure includes a passage 101 and a plurality of passages 102 and 103 branched from the passage 101.
  • the passage 101 is formed along the vertical direction or a direction close thereto, and communicates with the outside at the top.
  • the passage 102 has a region 102a that extends linearly with the passage 103, and a region 102b that is bent from the region 102a downward or along a direction close thereto.
  • the region 102b communicates with the inner side (the space in which the human body is disposed) from the interior side of the head-mounted device 10 at the lower part.
  • the passage 103 is formed to be inclined downward and communicates with the outside at the lower part.
  • the inner surface of the passage 103 has a tapered shape so that the cross-sectional diameter (flow channel diameter) becomes wider as it goes downward.
  • the cross-sectional diameter of the passage 103 may be larger than the cross-sectional diameter of the passage 101 and a constant diameter from the branch point from the passage 101.
  • the passages 101 and 102 are configured as air A passages.
  • the passages 101 and 103 are configured as rainwater L passages. That is, the passage 101 is shared as a passage for air and rainwater.
  • the cross-sectional diameter of the passage 101 is smaller than a small rain particle size, for example, smaller than 1 mm.
  • the cross-sectional diameter of the largest portion of the passage 103 is larger than that of large raindrops, for example, larger than 3 mm.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view showing a passage structure arranged in, for example, an area of a sweat removing function in the head-mounted device 10.
  • This passage structure has a passage 101 communicating with the outside, and a plurality of passages 101 a branched from the passage 101.
  • the inlets on the inner surface side of the passage 101a are provided with a pitch of about 0.5 mm of sweat glands, for example, and are formed with a cross-sectional diameter of about 0.1 mm or more.
  • the passage 101a can suck sweat and discharge it to the outside through the passage 101 by, for example, exerting a capillary force.
  • FIG. 10C is a cross-sectional view showing the passage structure arranged in the region of the ventilation function, for example, corresponding to the position of the mouth in the head-mounted device 10.
  • the cross-sectional diameter of each passage 101 of this passage structure is formed to be smaller than the pollen diameter of 0.02 mm.
  • path structure can be utilized as a pollen countermeasure mask which allows only gas (air A) not to pass through pollen.
  • the structure is formed by the 3D printer, the structure of the basic element can be reduced, and a high-performance product can be realized. Further, since the frame structure is formed by the 3D printer, it is possible to form a region that cannot be hollowed by a normal manufacturing method while maintaining the strength. Thereby, a high strength and light weight product can be realized.
  • FIG. 11 schematically illustrates an example in which the above structure is applied to, for example, a portable computer product such as a smartphone as a product of an electronic device.
  • the electronic device 20 includes a housing 23, a circuit board 25 arranged in the housing 23, and functional components such as a speaker 27.
  • the structure is mainly applied to the housing 23.
  • As functional parts there are a display panel, a microphone, a sensor, a physical switch and the like, although not shown, in addition to a speaker.
  • the main area of the housing 23 has a strength holding function constituted by a frame structure or a solid structure. At the four corners of the housing 23, at least an impact resistance function constituted by an elastic structure is arranged. At least one side portion of each side portion of the housing 23 is provided with a ventilation function including at least a passage structure.
  • a ventilation (sound passing) function constituted by at least a passage structure and an anti-vibration function constituted by at least an elastic structure are arranged.
  • a positioning function composed of at least an elastic structure is disposed between the housing 23 and the circuit board 25.
  • the head wearing tool 10 has been described as an example of the wearable product described above, a wearable product that can be worn on each part of the human body such as the trunk, neck, arm, and leg can also be realized by the structure according to the present technology. .
  • this technology can be applied to various products such as everyday items, building materials, and space supplies other than wearable products and electronic devices.
  • the present technology can be configured as follows. (1) A structure composed of a material that is cured by energy beam irradiation, A passage structure, an elastic structure, and a frame structure; A functional component having one or more functions is constituted by the passage structure, the elastic structure, and the frame structure. (2) The structure according to (1) above, A structure further comprising a silencing structure including at least the passage structure. (3) The structure according to (2) above, The silencing structure is A passage of the passage structure; A structure having a hollow portion communicating with the passage. (4) The structure according to (1) above, A structure further comprising a silencing structure including at least the elastic structure.
  • the elastic structure has a plurality of first strings configured with a first average cross-sectional diameter
  • the silencing structure is The plurality of first strings; A structure having a second average cross-sectional diameter larger than the first average cross-sectional diameter and having a plurality of second strings connecting the plurality of first strings in parallel.
  • the passage structure includes one passage and a plurality of passages branched from the one passage.
  • the elastic structure includes a coil spring, a leaf spring, or a region having a plurality of gaps.
  • the structure according to any one of (1) to (8), The holding structure constituted by the frame is a ramen, a truss, or a honeycomb structure.
  • the structure according to any one of (1) to (9), A structure in which each region of the passage structure, the elastic structure, and the frame structure is arranged according to the arrangement of the human body part.

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Abstract

【解決手段】本技術に係る構造物は、エネルギー線照射により硬化する材料により構成される構造物であって、通路構造と、弾性構造と、フレーム構造とを具備する。前記通路構造、弾性構造およびフレーム構造により、１以上の機能を有する機能部品が構成される。

Description

構造物およびこれを用いた製品
　本技術は、微細な構造で特定の機能を実現する構造物等の技術に関する。
　特許文献１に記載の光造形物は、設計物品の３次元モデルとして用いられ、その３次元モデルにおける、設計物品の肉部に相当する部分が、中空に形成され、その中空内部がハニカム構造により形成されている。これにより３次元モデルの部位による強度のバラツキが少なくなる（例えば、特許文献１の明細書段落[００２０]参照）。
　特許文献２に記載の構造物は、例えば複数の空隙を有する基材を備え、それら空隙は、基材の内部側から外部側に向かうにしたがって空隙率が低くなるようように設けられている。このような基材の空隙を形成する内部の面および外部面を構成する表面に、例えば金属のコーティング材が形成されている。これにより、高剛性の構造物が実現される。このような構造物の形状を持つ基材は、例えば３次元造形装置（３Ｄプリンタ）により製造可能とされる（例えば、特許文献２の明細書段落［００３４］～［００３６］参照。）。
特開2002-347125号公報 特開2013-18146号公報
　本技術分野では、３Ｄプリンタにより製造可能な新しい構造物の実現が求められている。
　本技術の目的は、新規で有用な構造物およびこれを用いた製品を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本技術に係る構造物は、エネルギー線照射により硬化する材料により構成される構造物であって、通路構造と、弾性構造と、フレーム構造とを具備する。
　前記通路構造、弾性構造およびフレーム構造により、１以上の機能を有する機能部品が構成される。
　この構造物では、通路構造、弾性構造およびフレーム構造により１以上の機能部品が実現され、新規で有用な構造物を実現することができる。
　前記構造物は、前記通路構造を少なくとも含む消音構造をさらに具備してもよい。
　前記消音構造は、前記通路構造が有する通路と、前記通路に連通する中空部とを有してもよい。
　これにより、例えばヘルムホルツ型の消音構造を実現することができる。
　前記構造物は、前記弾性構造を少なくとも含む消音構造をさらに具備してもよい。
　前記弾性構造は、第１の平均断面径で構成された複数の第１の紐を有してもよい。
　前記消音構造は、前記複数の第１の紐と、前記第１の平均断面径より大きい第２の平均断面径で構成され、前記複数の第１の紐を並列的に接続する複数の第２の紐とを有してもよい。
　このような消音構造により、パッシブに消音する吸音構造を実現することができる。
　前記通路構造は、１つの通路と、前記１つの通路から分岐される複数の通路とを有してもよい。
　これにより、例えば気体と液体を複数の通路で分離することができる。あるいは、この構造により、消音機能（消音構造）を実現することができる。
　前記通路構造が有する少なくとも１つの通路の内面がテーパ状であってもよい。
　前記弾性構造は、コイルばね、板ばね、または、複数の空隙を有する領域を有してもよい。
　前記フレームで構成される前記保持構造は、ラーメン、トラス、またはハニカム構造であってもよい。
　人体の部位の配置に応じて、前記通路構造、弾性構造およびフレーム構造の各領域が配置される。
　これにより、人体の部位の各機能に対応して適切に機能する快適なウェアラブル製品を実現することができる。
　本技術に係る製品は、上述した構造物を有する製品である。
　以上、本技術によれば、新規で有用な構造物およびこれを用いた製品を実現することができる。
　なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
図１Ａ～Ｆは、通路構造の各種の例を示す断面図である。 図２Ａ～Ｃは、弾性構造の例として、各種のコイルばねを示す断面図である。 図３は、弾性構造の例として、肥大化促進構造の単位構造を示す斜視図である。 図４Ａ～Ｃは、フレーム構造の各種の例を断面で示す。 図５Ａは、ヘルムホルツ型の消音構造を示す断面図である。図５Ｂは、干渉型（サイドブランチ型）の消音構造を示す断面図である。 図６Ａは、流路拡張型の消音構造を示す断面図である。図６Ｂは、その吸音型の消音構造を示す。 図７は、アクティブな消音構造の流路内にパッシブな消音構造が組み込まれた消音構造の例を示す。 図８は、頭部装着具の種々の機能領域の配置を示す図である。 図９は、頭部装着具の各種の機能と、それらの機能を実現する、各基本要素の構造が配置される場所の対応を示す表である。 図１０Ａ～Ｃは、頭部装着具における各機能の領域に配置された各構造の例を示す断面図である。 図１１は、電子機器の製品として、例えばスマートフォン等の携帯型のコンピュータ製品に上記構造物が適用される例を模式的に示す。
　以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態を説明する。
　１．構造物の構成
　（１）構造物の材料および製造方法
　本技術に係る構造物は、エネルギー線の照射により硬化する材料により構成される構造物である。典型的には、エネルギー線として光が用いられ、材料として光硬化性樹脂が用いられ、この構造物は、光造形装置、すなわち３Ｄプリンタにより製造され得る。光としては、典型的には紫外線が用いられる。エネルギー線としては、光の他、電子線、熱、超音波等がある。
　構造物を製造するための３次元造形装置としては、例えば、特開2012-040757号公報、特開2012-106437号公報、特開2012-240216号公報、特開2013-207060号公報、特開2013-059983号公報、特開2013-207060公報等に記載の装置がある。
　上記３Ｄプリンタで用いられる材料とは異なる材料で構成される部品や膜等が、３Ｄプリンタで製造された構造物の表面、内面、および内部のうち少なくとも１つに設けられていてもよい。例えばこのような製品の例として、構造物の表面に金属膜等がコーティングされたり、構造物の外面から内部にかけて別部品が挿入されていたり、構造物に別部品が接続されていたりするものがある。
　（２）構造物の基本要素の構造
　本技術において、構造物を構成する基本要素の構造として、少なくとも３つの構造がある。それら３つの基本要素の構造は、（ａ）通路構造、（ｂ）弾性構造、および（ｃ）フレーム構造（または骨組み構造）である。また、これらの基本要素の構造の他の部分として、構造物はソリッド構造を有する。これらの構造は、３Ｄプリンタにより形成される微細な構造であり、例えば小さいものでは0.1μm単位の構造も形成可能である。以下、これらの基本要素の構造について説明する。
　（ａ）通路構造
　図１Ａ～Ｆは、通路構造の単位構造１００の各種の例を示す断面図である。通路は、典型的には、液体または気体の流路として機能するが、後述するように消音機能をも実現する。
　図１Ａは縦方向、図１Ｂは横方向、図１Ｃは縦に近い斜め方向、図１Ｄは横に近い斜め方向の通路１０１をそれぞれ示す。図１Ｅは、１つの通路１０１と、その通路から分岐される複数の（例えば２つの）通路１０２、１０３とを有する基本要素の構造を示す。図１Ｆは、テーパ状の内面を有する通路１０１を持つ基本要素の構造を示す。図１Ａ～Ｅは、通路の内径（断面が円形状でない場合、等価内径）が実質的に一定の通路を示す。
　なお、図１Ａ～Ｄの通路の方向は、例えば、構造物の基準となる姿勢を決定した場合に決定される方向である。したがって、その基準となる姿勢によってはその通路の方向が変わることは当然である。
　通路１０１等の形状はこれらに限られず、例えば通路の内面が階段状、ランプ状に形成されていてもよい。あるいは、図１Ａ～Ｅの通路に、図１Ｆに示したテーパ形状、または、上述の階段状またはランプ状の内面形状が適用されてもよい。
　（ｂ）弾性構造
　図２Ａ～Ｃは、弾性構造の単位構造２００の例として、各種のコイルばねを示す断面図である。図２Ａに示すコイルばね２０１は、通常のコイルばね形状を有している。図２Ｂに示すコイルばね２０２は円錐型を有しており、図２Ｃに示すコイルばね２０３は鼓型を有している。他にも、様々な形状のコイルばねがある。
　ばねとしては、コイル形状に限られず、板ばねでもよい。
　このような弾性構造の単位構造２００が１つまたは複数設けられることにより、耐衝撃、防振、位置決め、消音等の機能が実現される。
　図示しないが、複数の空隙により形成される領域や、少なくとも表面が繊毛構造により覆われる構造も、弾性構造の概念に含まれ、この場合、当該構造により耐衝撃の機能が実現される。
　図３Ａは、弾性構造の例として、肥大化促進構造の単位構造２００を示す斜視図である。図３Ｂはその側面図である。この肥大化促進構造の単位構造２００は、図３Ｂ中、主に縦横方向に伸縮可能であり、一部を圧縮すると、別の他の部分が伸長する構造である。この単位構造を３次元的にx,y,z方向に配列することにより、肥大化促進構造が実現する。このような構造も弾性構造２００の概念に含まれる。
　（ｃ）フレーム構造
　図４Ａ～Ｃは、フレーム構造の単位構造３００の各種の例を示す。これらのフレーム構造の単位構造３００は、複数の柱材が複数集まって構成されている。例えば図４Ａに示すフレーム構造の単位構造３００は、三角形状を有する。図４Ｂ、Ｃに示すフレーム単位構造３０２、３０３は、矩形状であってその内部に対角線上に斜めの柱材が配置されるトラス構造を有する。
　図４Ａ～Ｃに示したフレーム単位構造３００を、断面図として見てもよい。この場合、フレーム単位構造３０１は、三角柱状の外形を有する筒体であり、フレーム単位構造３０２、３０３は、四角柱状の外形を有する筒体である。
　これらのようなフレーム単位構造３０１、３０２、３０３がx,y,z方向に配列されることによりフレーム構造が実現する。フレーム構造には、例えばラーメン、トラス、ハニカム等の構造がある。
　フレーム構造は、ラーメン、トラス、ハニカムに限られず、複数の柱材により構成されていれば、どのような形態であってもよい。これらのフレーム構造により、剛性、強度の保持機能が実現される。
　（ｄ）中空構造
　以上説明した通路構造やフレーム構造には、中空部となる通路や空隙が形成されるため、これら通路構造およびフレーム構造には、「中空構造」の概念がそれぞれ含まれる。
　２．基本要素を利用した機能部品の例
　以下では、例えば上記の通路構造または弾性構造を利用して消音（無響）構造を実現する例を説明する。
　（１）通路構造を利用する消音構造
　図５Ａは、一例としてヘルムホルツ型の消音構造を示す断面図である。この消音構造は、通路１０１およびこれに連通する中空部１１０を有する。通路１０１の長さ、その断面積、および中空部１１０の容積を適宜設定することにより、効果的な消音構造を実現することができる。
　図５Ｂは、干渉型（サイドブランチ型）の消音構造を示す断面図である。この消音構造は、一方向の第１通路１０１ａと、その第１通路１０１ａに連通する第２通路１０１ｂとを有する。これは、通路が所定のポイントで分岐する通路構造と見ることもできる。音波が、図中、第１通路１０１ａの左側（例えば外部）からこの第１の通路１０１ａに入射する。第１通路１０１ａ、第２通路１０１ｂの長さや、それらの断面積等を適宜設定することにより、効果的な消音構造を実現することができる。
　図６Ａは、流路拡張型の消音構造を示す断面図である。この消音構造は、第１流路径を有する第１通路１０１ｃと、これに連通する第１流路径より大きい第２流路径を有する第２通路１０１ｄとを有する。第１通路１０１ｃの途中に第２通路１０１ｄが形成されている。この消音構造では、図中第１通路１０１ｃの左端から音が入射すると、第２通路１０１ｄで流体が膨張することで、その速度および圧力が小さくなり、そのように小さくなった音波が図中右側の第１通路１０１ｃへ流入して反射や干渉が起こることにより、さらに小さくなる。
　（２）弾性構造を利用する消音構造
　弾性構造を利用する消音構造は、吸音型のパッシブな消音構造である。図６Ｂは、その吸音型の消音構造を示す。この消音構造２５０は、複数の第１の紐２０６と、これらの第１の紐２０６の間に並列的に接続された複数の第２の紐２０５とを有する。複数の第２の紐２０５の平均断面径（断面の直径の平均）は、第１の紐２０６の平均断面径より小さく形成されている。具体的には、例えば一方向に延びる複数の第１の紐２０６同士が、複数の第２の紐２０５によって互いに接続されて構成されている。この消音構造２５０に音波が入射すると、消音構造２５０は音波によって振動する弾性減衰体として機能する。
　第１の紐２０６の長さや径は特に限定されず、吸音対象とする音波の周波数に応じて決定することができる。例えば第１の紐２０６の径は、数μmから数mm程度とすることができる。第２の紐２０５は、音波を受けて振動する第１の紐２０６の振動を減衰させるように構成されている。第２の紐２０５の径は、第１の紐２０６の径より小さければよい。第２の紐２０５は非直線状、例えば屈曲するように構成されている。
　このような消音構造２５０により効果的な消音が可能となる。
　他の吸音型の消音構造としては、ランダムな、または迷路状の通路を有する構造であってもよいし、例えば単に複数の空隙を有する、スポンジやグラスウール等の構造を模した構造であってもよい。
　図５Ａ、Ｂ、図６Ａに示したアクティブな消音構造と、図６Ｂに示したパッシブな消音構造２５０を組み合わせることもできる。例えば図７にその例を示す。この消音構造は、図６Ａに示した流路拡張型の消音構造の、第２通路１０１ｄ内の所定領域に、図６Ｂに示した消音構造（吸音構造）２５０を配置した構造である。
　３．まとめ
　以上のように、少なくとも上記通路構造および弾性構造により構成される構造物、あるいは、これら通路構造および弾性構造にフレーム構造が加えられる構造物によって、１以上の機能部品が実現される。これにより、新規で有用な構造物を実現することができる。
　４．構造物を利用した製品の例
　構造物を利用した製品として、例えば（１）ウェアラブル製品として頭部装着具、および（２）電子機器を例に挙げて説明する。
　（１）頭部装着具
　図８は、頭部装着具１０の種々の機能領域の配置を示す図である。頭部装着具１０は、人の頭全体、頬、耳および口等を覆う、いわゆるフルフェース型ヘルメット等の装着具である。頭部装着具１０は、例えば図示しないスピーカおよびマイクロフォンを備えている。頭部装着具１０は、これらスピーカおよびマイクロフォン等の部品以外のほとんど領域が、３Ｄプリンタで製造される構造物により構成されている。
　頭部装着具１０の機能の種類として、「耐衝撃」、「強度保持」、「汗除去」、「通気」、「排水」、「消音」、「位置決め」、「防振」がある。これらの各機能は、上記基本要素の構造である通路構造、弾性構造、フレーム構造のうち少なくとも１つにより実現される。図８では、これら各種の機能が、頭部装着具１０を構成する領域に対応する位置に、それぞれ異なるハッチングで示されている。これら各機能の領域は、主に、頭部、頬、耳および口等、人体の部位の配置に対応する領域とされる。
　図９は、頭部装着具１０の各種の機能と、それらの機能を実現する、各基本要素の構造が配置される場所の対応を示す表である。場所について「全体」とは、その基本要素の構造が、概ね全体に散在していることを意味する。
　頭部装着具１０のうち内装側（身体に接触する内側）では、通気による冷却の機能を有する通路構造が、全体に散在している。
　内装側において、消音（無響）の機能を有する通路構造が、耳、口に対応する位置の周囲またはその位置の近傍に配置される。耳には、例えばスピーカが当てられるように構成されており、例えばそのスピーカの周囲に消音の機能を有する通路構造が配置される。また、口に対応する位置の近傍には、例えばマイクロフォンが配置される。
　内装側において、汗除去の機能を有する通路構造が、額に対応する位置の周囲またはその位置の近傍に配置される。
　内装側において、上部、後部、側部には、位置決めの機能を有する弾性構造が配置される。この位置決め機能を実現する弾性構造はクッション性を発揮することができ、頭部、頬等にフィットする領域を構成することができる。
　頭部装着具１０のうち外装側（身体に接触しない外側）では、通気、強度保持、耐衝撃、および外装自体の機能を有する、通路構造および／または弾性構造が配置される。
　外装側において、排水の機能を有する通路構造が、上部、側部に配置されている。「排水」は例えば雨等を排出する機能である。
　外装側において、防振の機能を有する弾性構造が、耳、口に対応する位置の周囲またはその位置の近傍に配置される。この防振機能により、外部からのノイズの混入が抑制される。その結果、マイクロフォンおよびスピーカへのノイズの混入を抑制することができる。
　その他、頭部装着具１０のうち外装側の全体に、この外装の主領域を構成するためのソリッド部が散在して配置される。
　図１０Ａは、上記頭部装着具１０において、例えば通気および排水機能の領域に配置された通路構造を示す断面図である。この通路構造は、通路１０１と、この通路１０１から分岐された複数の通路１０２、１０３とを有する。
　通路１０１は、上下方向またはこれに近い方向に沿って形成され、上部において外部と連通している。
　通路１０２は、通路１０３と直線的に延長される領域１０２ａと、領域１０２ａから下方またはこれに近い方向に沿って折れた領域１０２ｂとを有する。領域１０２ｂは、下部において頭部装着具１０の内装側より内側（人体が配置される空間）に連通している。
　通路１０３は、下方へ向けて傾斜して形成され、下部において外部と連通している。通路１０３の断面径（流路径）は、下方へ向かうにしたがって広くなるように、その内面がテーパ形状となっている。あるいは、通路１０３の断面径は、通路１０１からの分岐点から、通路１０１の断面径より大きくかつ一定の径で形成されていてもよい。
　通路１０１、１０２は空気Ａの通路として構成される。一方、通路１０１、１０３は、雨水Ｌの通路として構成される。つまり、通路１０１は、空気と雨水の通路として共有される。
　例えば通路１０１の断面径は小さい雨粒径より小さく、例えば1mmより小さく形成されている。通路１０３の最も大きい部分の断面径は、大きい雨粒より大きく、例えば3mmより大きく形成されている。
　図１０Ｂは、上記頭部装着具１０において、例えば汗除去の機能の領域に配置された通路構造を示す断面図である。この通路構造は、外部に連通する通路１０１と、この通路１０１から分岐する複数の通路１０１ａとを有する。通路１０１ａの内面側の入口は、例えば汗腺の0.5mm程度のピッチで設けられ、0.1mm程度あるいはそれ以上の断面径に形成されている。通路１０１ａは、例えば毛細管力を発揮することにより、汗を吸引し、通路１０１を介して外部へ排出することができる。
　図１０Ｃは、上記頭部装着具１０において、例えば口の位置に対応し、通気機能の領域に配置された通路構造を示す断面図である。例えば、この通路構造の各通路１０１の断面径は、花粉の径0.02mmより小さく形成されている。これにより、この通路構造は、花粉を通さず気体（空気Ａ）のみを通す花粉対策マスクとして利用することができる。
　以上のように、基本要素の構造である通路構造、弾性構造、フレーム構造、およびソリッド構造のうち少なくとも１つを、図８に示した頭部装着具１９の各領域に適用することにより、それら領域ごとの機能を実現することができる。
　特に、３Ｄプリンタにより構造物が形成されるので、基本要素の構造の小型を実現することができ、高性能な製品を実現することができる。また、３Ｄプリンタによりフレーム構造が形成されるので、通常の製法では中空にできない領域を強度を維持しながら形成することができる。これにより、高強度および軽量化の製品を実現することができる。
　（２）電子機器
　図１１は、例えば電子機器の製品として、例えばスマートフォン等の携帯型のコンピュータ製品に上記構造物が適用される例を模式的に示す。
　この電子機器２０は、筐体２３と、筐体２３内に配置された回路基板２５と、スピーカ２７等の機能部品とを備える。構造物は主に筐体２３に適用される。機能部品としては、スピーカの他、図示しないが、例えばディスプレイパネル、マイクロフォン、センサ、物理スイッチ等がある。
　筐体２３の主の領域は、フレーム構造やソリッド構造で構成される強度保持機能を有する。
　筐体２３の４つのコーナには、少なくとも弾性構造で構成される耐衝撃機能が配置される。
　筐体２３の各辺部のうち少なくとも一辺部には、少なくとも通路構造で構成される通気機能が配置される。
　スピーカ２７の周囲には、少なくとも通路構造で構成される通気（通音）機能、および、少なくとも弾性構造で構成される防振機能が配置される。
　筐体２３と回路基板２５との間には、少なくとも弾性構造で構成される位置決め機能が配置される。
　以上のように、少なくとも通路構造、弾性構造およびフレーム構造により機能部品が実現され、新規で有用な製品を実現することができる。
　４．他の実施形態
　本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
　上述したウェアラブル製品として頭部装着具１０を例に挙げたが、胴体、首、腕、脚等、人体の各部位に装着可能なウェアラブル製品も、本技術に係る構造物により実現することができる。
　また、ウェアラブル製品および電子機器以外の、日常品、建築素材、宇宙用品等、様々な製品に、本技術を適用可能である。
　以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。
　本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）
　エネルギー線照射により硬化する材料により構成される構造物であって、
　通路構造と、弾性構造と、フレーム構造とを具備し、
　前記通路構造、弾性構造およびフレーム構造により、１以上の機能を有する機能部品が構成される
　構造物。
（２）
　前記（１）に記載の構造物であって、
　前記通路構造を少なくとも含む消音構造をさらに具備する
　構造物。
（３）
　前記（２）に記載の構造物であって、
　前記消音構造は、
　　前記通路構造が有する通路と、
　　前記通路に連通する中空部とを有する
　構造物。
（４）
　前記（１）に記載の構造物であって、
　前記弾性構造を少なくとも含む消音構造をさらに具備する
　構造物。
（５）
　前記（４）に記載の構造物であって、
　前記弾性構造は、第１の平均断面径で構成された複数の第１の紐を有し、
　前記消音構造は、
　　前記複数の第１の紐と、
　　前記第１の平均断面径より大きい第２の平均断面径で構成され、前記複数の第１の紐を並列的に接続する複数の第２の紐とを有する
　構造物。
（６）
　前記（１）に記載の構造物であって、
　前記通路構造は、１つの通路と、前記１つの通路から分岐される複数の通路とを有する
　構造物。
（７）
　前記（１）から（６）のうちいずれか１つに記載の構造物であって、
　前記通路構造が有する少なくとも１つの通路の内面がテーパ状である
　構造物。
（８）
　前記（１）から（７）のうちいずれか１つに記載の構造物であって、
　前記弾性構造は、コイルばね、板ばね、または、複数の空隙を有する領域を有する
　構造物。
（９）
　前記（１）から（８）のうちいずれか１つに記載の構造物であって、
　前記フレームで構成される前記保持構造は、ラーメン、トラス、またはハニカム構造である
　構造物。
（１０）
　前記（１）から（９）のうちいずれか１つに記載の構造物であって、
　人体の部位の配置に応じて、前記通路構造、弾性構造およびフレーム構造の各領域が配置される
　構造物。
（１１）
　エネルギー線照射により硬化する材料により構成される構造物を有する製品であって、
　前記構造物は、通路構造と、弾性構造と、フレーム構造とを具備し、
　前記通路構造、弾性構造およびフレーム構造により、１以上の機能を有する機能部品が構成される
　製品。
　１０…頭部装着具
　２０…電子機器
　１００…通路構造の単位構造
　１０１、１０１ａ～１０１ｄ、１０２～１０３…通路
　１１０…中空部
　２００…弾性構造の単位構造
　２０５…第２の紐
　２０６…第１の紐
　２５０…消音構造
　３００…フレーム構造の単位構造

Claims (11)

  1. 　エネルギー線照射により硬化する材料により構成される構造物であって、
    　通路構造と、弾性構造と、フレーム構造とを具備し、
    　前記通路構造、弾性構造およびフレーム構造により、１以上の機能を有する機能部品が構成される
    　構造物。
  2. 　請求項１に記載の構造物であって、
    　前記通路構造を少なくとも含む消音構造をさらに具備する
    　構造物。
  3. 　請求項２に記載の構造物であって、
    　前記消音構造は、
    　　前記通路構造が有する通路と、
    　　前記通路に連通する中空部とを有する
    　構造物。
  4. 　請求項１に記載の構造物であって、
    　前記弾性構造を少なくとも含む消音構造をさらに具備する
    　構造物。
  5. 　請求項４に記載の構造物であって、
    　前記弾性構造は、第１の平均断面径で構成された複数の第１の紐を有し、
    　前記消音構造は、
    　　前記複数の第１の紐と、
    　　前記第１の平均断面径より小さい第２の平均断面径で構成され、前記複数の第１の紐間に並列的に接続された複数の第２の紐とを有する
    　構造物。
  6. 　請求項１に記載の構造物であって、
    　前記通路構造は、１つの通路と、前記１つの通路から分岐される複数の通路とを有する
    　構造物。
  7. 　請求項１に記載の構造物であって、
    　前記通路構造が有する少なくとも１つの通路の内面がテーパ状である
    　構造物。
  8. 　請求項１に記載の構造物であって、
    　前記弾性構造は、コイルばね、板ばね、または、複数の空隙を有する領域を有する
    　構造物。
  9. 　請求項１に記載の構造物であって、
    　前記フレームで構成される前記保持構造は、ラーメン、トラス、またはハニカム構造である
    　構造物。
  10. 　請求項１に記載の構造物であって、
    　人体の部位の配置に応じて、前記通路構造、弾性構造およびフレーム構造の各領域が配置される
    　構造物。
  11. 　エネルギー線照射により硬化する材料により構成される構造物を有する製品であって、
    　前記構造物は、通路構造と、弾性構造と、フレーム構造とを具備し、
    　前記通路構造、弾性構造およびフレーム構造により、１以上の機能を有する機能部品が構成される
    　製品。
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