特開 2024-2053 多孔質構造体、空力音低減用の多孔質構造体、多孔質構造体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024002053

(43)【公開日】2024-01-11

(54)【発明の名称】多孔質構造体、空力音低減用の多孔質構造体、多孔質構造体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/386 20170101AFI20231228BHJP

   B33Y 80/00 20150101ALI20231228BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20231228BHJP

   B22F 10/38 20210101ALI20231228BHJP

   C22C 33/02 20060101ALI20231228BHJP

   C22C 1/08 20060101ALI20231228BHJP

   G10K 11/16 20060101ALI20231228BHJP

   B22F 10/47 20210101ALN20231228BHJP

【ＦＩ】

B29C64/386

B33Y80/00

B33Y10/00

B22F10/38

C22C33/02 101

C22C1/08 F

G10K11/16 110

B22F10/47

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022101017

(22)【出願日】2022-06-23

(71)【出願人】

【識別番号】503361400

【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高石 武久

(72)【発明者】

【氏名】深谷 和貴

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 靖

(72)【発明者】

【氏名】下田 啓司

【テーマコード（参考）】

4F213

4K018

5D061

【Ｆターム（参考）】

4F213AE06

4F213AG15

4F213AH17

4F213AH30

4F213AH31

4F213WA25

4F213WB01

4K018AA33

4K018BA17

4K018KA22

5D061CC01

(57)【要約】

【課題】空力音の低減に適した構造を有する構造体を容易に作成することができる技術等を提供すること。
【解決手段】 本技術に係る多孔質構造体は、数値流体力学に用いられるメッシュ構造体作成用のソフトウェアに基づいて、対応する条件での空力音の低減に適した構造を有する多孔質構造体のデータが作成され、作成された前記データに基づいて３次元プリンタにより作成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

数値流体力学に用いられるメッシュ構造体作成用のソフトウェアに基づいて、対応する条件での空力音の低減に適した構造を有する多孔質構造体のデータが作成され、作成された前記データに基づいて３次元プリンタにより作成される
多孔質構造体。

【請求項2】

請求項１に記載の多孔質構造体であって、
前記多孔質構造体は、６面体要素を構成要素としたメッシュにより構成される
多孔質構造体。

【請求項3】

請求項２に記載の多孔質構造体であって、
前記６面体要素は、４面体要素が複数の６面体要素に分割されて構成される
多孔質構造体。

【請求項4】

請求項３に記載の多孔質構造体であって、
前記４面体要素が複数の６面体要素に分割されるとき、前記４面体要素における４つの３角形それぞれについて、前記３角形を構成する３本の柱要素における３つの第１の点と、前記３角形の内部の１つの第２の点とを結ぶ３本の柱要素が追加される
多孔質構造体。

【請求項5】

請求項４に記載の多孔質構造体であって、
前記４面体要素が複数の６面体要素に分割されるとき、前記４面体要素における前記４つの３角形の内部の４つの前記第２の点と、前記４面体要素の内部の１つの第３の点とを結ぶ４本の柱要素がさらに追加される
多孔質構造体。

【請求項6】

請求項１に記載の多孔質構造体であって、
前記多孔質構造体は、前記前記多孔質構造体が取り付けられる物体の形状に合わせて作成される
多孔質構造体。

【請求項7】

請求項１に記載の多孔質構造体であって、
前記多孔質構造体は、前記多孔質構造体を物体に取り付けるための取り付け座を含む
多孔質構造体。

【請求項8】

請求項３に記載の多孔質構造体であって、
前記ソフトウェアにおいて、４面体要素が構成単位となる多孔質構造体の前段階データが生成され、前記前段階データにおける４面体要素が複数の６面体要素に分割されて、６面体要素が構成要素となる前記多孔質構造体のデータが生成される
多孔質構造体。

【請求項9】

請求項８に記載の多孔質構造体であって、
前記ソフトウェアにおいて、前記４面体要素が複数の６面体要素に分割されるとき、前記４面体要素における４つの３角形それぞれについて、前記３角形を構成する３本の柱要素における３つの第１の点と、前記３角形の内部の１つの第２の点とを結ぶ３本の柱要素が追加される
多孔質構造体。

【請求項10】

請求項９に記載の多孔質構造体であって、
前記ソフトウェアにおいて、前記４面体要素が複数の６面体要素に分割されるとき、前記４面体要素における前記４つの３角形の内部の４つの前記第２の点と、前記４面体要素の内部の１つの第３の点とを結ぶ４本の柱要素がさらに追加される
多孔質構造体。

【請求項11】

請求項１に記載の多孔質構造体であって、
前記ソフトウェアは、ＭＥＧＧ３Ｄである
多孔質構造体。

【請求項12】

請求項１に記載の多孔質構造体であって、
前記多孔質構造体は、前記航空機に用いられる
多孔質構造体。

【請求項13】

６面体要素が構成要素とされたメッシュにより構成される多孔質構造体であって、
前記６面体要素は、４面体要素が複数の６面体要素に分割されて構成される
空力音低減用の多孔質構造体。

【請求項14】

数値流体力学に用いられるメッシュ構造体作成用のソフトウェアに基づいて、対応する条件での空力音の低減に適した構造を有する多孔質構造体のデータを作成し、
作成された前記データに基づいて３次元プリンタにより多孔質構造体を作成する
多孔質構造体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、空力音の低減のための多孔質構造体等の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、空力音の低減のための構造体が物体の表面等に取り付けられることが知られている。

【0003】

例えば、下記特許文献１では、鉄道車両、自動車、航空機等における各部分に多孔質体を取り付けることで、空力音を低減することができることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－１３６３３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような分野において、空力音の低減に適した構造を有する構造体を容易に作成することができる技術等が求められている。

【0006】

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、空力音の低減に適した構造を有する構造体を容易に作成することができる技術等を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本技術に係る多孔質構造体は、数値流体力学に用いられるメッシュ構造体作成用のソフトウェアに基づいて、対応する条件での空力音の低減に適した構造を有する多孔質構造体のデータが作成され、作成された前記データに基づいて３次元プリンタにより作成される。

【0008】

これにより、空力音の低減に適した構造を有する多孔質構造体を容易に作成することができる。

【0009】

上記多孔質構造体は、６面体要素を構成要素としたメッシュにより構成されてもよい。

【0010】

上記多孔質構造体において、前記６面体要素は、４面体要素が複数の６面体要素に分割されて構成されてもよい。

【0011】

上記多孔質構造体において、前記４面体要素が複数の６面体要素に分割されるとき、前記４面体要素における４つの３角形それぞれについて、前記３角形を構成する３本の柱要素における３つの第１の点と、前記３角形の内部の１つの第２の点とを結ぶ３本の柱要素が追加されてもよい。

【0012】

上記多孔質構造体において、前記４面体要素が複数の６面体要素に分割されるとき、前記４面体要素における前記４つの３角形の内部の４つの前記第２の点と、前記４面体要素の内部の１つの第３の点とを結ぶ４本の柱要素がさらに追加されてもよい。

【0013】

上記多孔質構造体は、前記前記多孔質構造体が取り付けられる物体の形状に合わせて作成されてもよい。

【0014】

上記多孔質構造体は、前記多孔質構造体を物体に取り付けるための取り付け座を含んでいてもよい。

【0015】

上記多孔質構造体において、前記ソフトウェアにおいて、４面体要素が構成単位となる多孔質構造体の前段階データが生成され、前記前段階データにおける４面体要素が複数の６面体要素に分割されて、６面体要素が構成要素となる前記多孔質構造体のデータが生成されてもよい。

【0016】

上記多孔質構造体において、前記ソフトウェアにおいて、前記４面体要素が複数の６面体要素に分割されるとき、前記４面体要素における４つの３角形それぞれについて、前記３角形を構成する３本の柱要素における３つの第１の点と、前記３角形の内部の１つの第２の点とを結ぶ３本の柱要素が追加されてもよい。

【0017】

上記多孔質構造体において、前記ソフトウェアにおいて、前記４面体要素が複数の６面体要素に分割されるとき、前記４面体要素における前記４つの３角形の内部の４つの前記第２の点と、前記４面体要素の内部の１つの第３の点とを結ぶ４本の柱要素がさらに追加されてもよい。

【0018】

上記多孔質構造体において、前記ソフトウェアは、ＭＥＧＧ３Ｄであってもよい。

【0019】

上記多孔質構造体は、前記航空機に用いられてもよい。

【0020】

本技術に係る空力音低減用の多孔質構造体は、６面体要素が構成要素とされたメッシュにより構成される多孔質構造体であって、前記６面体要素は、４面体要素が複数の６面体要素に分割されて構成される。

【0021】

本技術に係る多孔質構造体の製造方法は、数値流体力学に用いられるメッシュ構造体作成用のソフトウェアに基づいて、対応する条件での空力音の低減に適した構造を有する多孔質構造体のデータを作成し、
作成された前記データに基づいて３次元プリンタにより多孔質構造体を作成する。

【発明の効果】

【0022】

以上のように、本技術によれば、空力音の低減に適した構造を有する多孔質構造体を容易に作成することができる技術等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】多孔質構造体の製造方法を示す図である。

【図2】ＭＥＧＧ３Ｄにおいて、４面体要素が６面体要素に分割されるときの様子を示す図である。

【図3】３次元プリンタにより生成された多孔質構造体を示す図である。

【図4】多孔質構造体が、金属により構成された場合の一例を示す斜視図である。

【図5】多孔質構造体が、金属により構成された場合の一例を示す上面図である。

【図6】多孔質構造体の一例を示す図である。

【図7】６面体要素における柱要素の長さの分布を示す図である。

【図8】多孔質構造体が航空機に取り付けられたときの様子を示す図である。

【図9】第２比較例を示す図である。

【図10】第３比較例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

【0025】

≪第１実施形態≫
＜多孔質構造体１０の製造方法＞
まず、本技術の第１実施形態に係る多孔質構造体１０の製造方法について説明する。図１は、多孔質構造体１０の製造方法を示す図である。

【0026】

図１に示すように、まず、作成したい多孔質構造体１０（立体モデル）のボディの形状（外形）のデータが作成される（図１の上段の左側）。ここでの例では、一方向に長い円柱（不図示）に取り付けられる多孔質構造体１０として、所定の厚さを有する円筒状の多孔質構造体１０が例示されている。

【0027】

多孔質構造体１０の形状については、どのような形状であっても構わない。なお、本実施形態では、後述のように３次元プリンタが用いられているので、多孔質構造体１０の形状については、典型的にはどのような形状であっても対応可能であり、また、所望の形状を容易に作成可能である。

【0028】

多孔質構造体１０のボディの形状（外形）のデータが作成されると、次に、このデータが、ＭＥＧＧ３Ｄに対してＳＴＬ（Stereolithography）出力される。ＭＥＧＧ３Ｄは、ＪＡＸＡ（Japan Aerospace Exploration Agency：登録商標）によって開発された、数値流体力学（Computational Fluid Dynamics：ＣＦＤ）に用いられるメッシュ構造体（柱要素が結合されてメッシュとされた構造体）作成用のソフトウェアである。数値流体力学に用いられるメッシュ構造体作成用のソフトウェアとしては、ＭＥＧＧ３Ｄに限られず、他のソフトウェアが用いられてもよい。

【0029】

ＭＥＧＧ３Ｄは、多孔質構造体１０が取り付けられる箇所での各種の条件下（例えば、航空機２０での飛行速度、高度等）において、数値流体力学で解析された流体の流れの情報に基づき、空力音の低減に適した多孔質構造体１０のデータを作成可能とされている。

【0030】

ＭＥＧＧ３Ｄにおいては、まず、多孔質構造体１０のボディの形状（外形）に合わせて、
４面体要素２（後述の図２も参照）が構成要素となる多孔質構造体１０の前段階データが生成される（図１の上段の中央）。

【0031】

この前段階データにおける各４面体要素２の形状については、数値流体力学における流体の流れや、空力音の低減が考慮されて、ランダム性が持たされている。各４面体要素２は、正４面体である必要はなく、また、不均一かつ不規則である。

【0032】

次に、ＭＥＧＧ３Ｄにおいて、前段階データにおける４面体要素２が複数（４つ）の６面体要素３（後述の図２も参照）に分割されて、６面体要素３が構成要素となる多孔質構造体１０のデータが生成される（図１の上段の右側）。

【0033】

このデータにおける各６面体要素３の形状についても、４面体要素２と同様に、数値流体力学における流体の流れや、空力音の低減が考慮されて、ランダム性が持たされている。各６面体要素３は、正６面体である必要はなく、また、不均一かつ不規則である。

【0034】

図２は、ＭＥＧＧ３Ｄにおいて、４面体要素２が６面体要素３に分割されるときの様子を示す図である。

【0035】

図２に示すように、ＭＥＧＧ３Ｄにおいて、４面体要素２が複数（４つ）の６面体要素３に分割されるとき、まず、４面体要素２における４つの３角形のそれぞれについて、３角形を構成する３本の柱要素１における３つの第１の点（黒丸参照）が決定される。なお、第１の点により、３本の柱要素１は、それぞれ２つの柱要素１に分割される。

【0036】

第１の点は、３角形における各柱要素１の中点付近の点であるが、上記ランダム性が持たされているので、正確に中点の位置とはされていない。互いに隣接する３角形において、１本の柱要素１は共通しており、その柱要素１について、１つの第１の点が決定される。従って、１つの４面体要素２について、第１の点の数は、合計で６つである（４×３／２）。

【0037】

次に、４面体要素２を構成する４つの３角形それぞれについて、３角形の内部の１つの第２の点（白丸参照）が決定される。第２の点は、３角形における中心付近の点であるが、上記ランダム性が持たされているので、正確に中心の位置とはされていない。１つの４面体要素２について、第２の点の数は、合計で４つである。

【0038】

次に、４面体要素２を構成する４つの３角形それぞれについて、３つの第１の点（黒丸参照）と、１つの第２の点（白丸参照）とを結ぶ３本の柱要素１が決定され、この柱要素１が４面体を構成する柱要素１に追加される。このとき追加される柱要素１の数は、合計で１２本である（４×３）。

【0039】

次に、４面体要素２の内部の１つの第３の点（２重丸参照）が決定される。第３の点は、４面体における中心付近の点であるが、上記ランダム性が持たされているので、正確に中心の位置とはされていない。次に、４つの第２の点（白丸参照）と、１つの第３の点を結ぶ４本の柱要素１がさらに追加される。

【0040】

このようにして、ＭＥＧＧ３Ｄにおいて、１つの４面体要素２が４つの６面体要素３に分割される。

【0041】

なお、本明細書中において、柱要素１との用語は、明示した場合を除き、６面体要素３を構成する各辺を構成する柱成分との意味で使用される。

【0042】

ＭＥＧＧ３Ｄで作成された、６面体要素３による多孔質構造体１０のデータにおける、各柱要素１の始点１ａ及び終点１ｂの座標情報は、テキスト情報として、ＣＡＤ（Computer Aided Design）ソフトウェア（例えば、ＣＡＴＩＡ（Computer graphics Aided Three dimensional Interactive Application）：登録商標）に出力される（図１の下段の右側）。

【0043】

なお、ＣＡＤソフトフェアにおける各柱要素１の始点１ａ及び終点１ｂの座標情報を、表計算ソフトウェア（例えば、エクセル（登録商標））に出力させ、リンクさせることもできる。この場合、表計算ソフトウェア上で始点１ａ及び終点１ｂの座標情報を更新することで、６面体要素３の形状を部分的に変更し、部分的に空隙率を手動で調整して最適化することも可能である。

【0044】

次に、ＣＡＤソフトフェアにおいて、各柱要素１の一体化処理が（和処理）が実行される（図１の下段の中央）。つまり、この時点では、各柱要素１が重なっているだけであるので、各柱要素１を一体化させるための一体化処理が実行される。この一体化処理により、柱要素１のボディが重なる部分が排除され、ＣＡＤ上では、各柱要素１の交差部分に谷線（黒の矢印で示されている）が発生する。なお、一体化処理は、１本の柱要素１ずつ行われるため、マクロでの自動処理が可能である。

【0045】

この一体化処理により、最終的に３次元プリンタに出力されるＳＴＬデータの容量の削減が可能となり、また、３次元プリンタによるエラーも防止される。

【0046】

次に、ＣＡＤソフトフェアにおいて、多孔質構造体１０以外の部分が追加される（図１の下段の左側）。ここでの例では、多孔質構造体１０以外の部分として、多孔質構造体１０の下側の土台１１と、その土台１１及び多孔質構造体１０を繋ぐ複数の柱１２とが追加されたときの様子が示されている。なお、多孔質構造体１０に対して、多孔質構造体１０を物体に取り付けるための取り付け座（不図示）等が設けられていてもよい。

【0047】

次に、ＣＡＤソフトフェアにおいて生成された多孔質構造体１０のデータ（６面体要素３が構成要素とされる多孔質構造体１０と、それ以外の部分１１、１２とを含むデータ）が、３次元プリンタに対してＳＴＬ出力される。そして、３次元プリンタは、入力されたデータに基づき、多孔質構造体１０（多孔質構造体１０を含む造形物）を３次元造形する。

【0048】

図３は、３次元プリンタにより生成された多孔質構造体１０を示す図である。図３に示すように、まず、３次元プリンタにより生成された、多孔質構造体１０を含む造形物から、多孔質構造体１０の下側の土台１１及び複数の柱１２が除去されて多孔質構造体１０が製造される。

【0049】

なお、図３では、多孔質構造体１０が樹脂により構成された場合の一例が示されている。図４は、多孔質構造体１０が、金属（ＳＵＳ）により構成された場合の一例を示す斜視図である（柱要素１の径０．２ｍｍ）。また、図５は、多孔質構造体１０が、金属（ＳＵＳ）により構成された場合の一例を示す上面図である（柱要素の径０．２ｍｍ）。

【0050】

＜多孔質構造体１０の構成＞
次に、多孔質構造体１０の構成について説明する。

【0051】

本技術に係る多孔質構造体１０は、上述のような製造方法により製造される。従って、本技術に係る多孔質構造体１０は、数値流体力学に用いられるメッシュ構造体作成用のソフトウェアに基づいて、対応する条件（例えば、航空機２０の飛行速度、高度等）での空力音の低減に適した構造を有する多孔質構造体１０のデータが作成され、作成された前記データに基づいて３次元プリンタにより作成される。

【0052】

また、多孔質構造体１０は、６面体要素３を構成要素としたメッシュにより構成される。また、各６面体要素３は、４面体要素２が複数（４つ）の６面体要素３に分割されて構成される。

【0053】

４面体要素２が６面体要素３に分割されるとき、４面体要素２を構成する６本の柱要素１に対して、以下に示す柱要素１が追加される。なお、４面体要素２を構成する６本の柱要素は、第１の点により、それぞれ２つの柱要素１に分割される。

【0054】

つまり、４面体要素２が６面体要素３に分割されるとき、４面体要素２における４つの３角形それぞれについて、３角形を構成する３本の柱要素１における３つの第１の点（図２の黒丸参照）と、３角形の内部の１つの第２の点（図２の白丸参照）とを結ぶ３本の柱要素１が追加される（合計で１２本の柱要素１）。

【0055】

また、４面体要素２が６面体要素３に分割されるとき、さらに、４面体要素２における４つの３角形の内部の４つの第２の点（図２の白丸参照）と、４面体要素２の内部の１つの第３の点（図２の２重丸参照）とを結ぶ４本の柱要素１が追加される。

【0056】

多孔質構造体１０の材料は、樹脂や金属などの各種の材料を用いることができる。多孔質構造体１０は、全て同じ材料により構成されていてもよいし、部分的に異なる材料により構成されていてもよい。

【0057】

図６は、多孔質構造体１０の一例を示す図である。

【0058】

この多孔質構造体１０においては、空隙率が８３％とされた。ここで、空隙率は、高い方が空力音の低減効果が高いことが知られており、典型的には、空隙率は、８０％以上等とされる。なお、同一体積おいて、ｎ面体要素の数が同じである場合、ｎ面体要素における「ｎ」の値が高い方が、空隙率が高い。

【0059】

４面体要素２においては、「ｎ」の値が低く、空隙率を高めることが困難である（４面体要素２及び６面体要素３では、１０％～２０％の空隙率の差がある）。また、５面体要素、７面体要素、８面体要素・・等により多孔質構造体１０を構成することも想定されるが、これらについては、形状が複雑であり、このような多面体要素を含む多孔質構造体１０を計算から求めることが困難である。

【0060】

そこで、本実施形態では、６面体要素３を採用することとしている。６面体要素３であれば、空隙率を比較的に高い値とすることができ、また、４面体要素２を複数（４つ）に分割することで形成することもできるので、容易に作成可能である。

【0061】

また、図６に示す例では、多孔質構造体１０の材料として樹脂（Vitra-413: ＤＷＳ社（登録商標）による樹脂の型番）が用いられた。また、多孔質構造体１０の外径は、４５ｍｍとされ、内径は、２５ｍｍされ、厚さは、１０ｍｍとされた。また、６面体要素３を構成する柱要素１の直径は、０．５ｍｍとされ、目標とされる柱要素１の長さは、２ｍｍとされた。なお、土台１１上に形成された柱１２は、その直径が０．４ｍｍとされた。

【0062】

ここで、長さ２５ｍｍ（１インチ）におけるセルの数（ｎ面体要素の数）の範囲が１１～１６程度であると、空力音の低減効果が高いことが知られている。従って、この例では、目標とされる柱要素１の長さが、２ｍｍ（≒２５．４ｍｍ／１３セル）とされている。なお、上述のように、多孔質構造体１０における各６面体要素３は、ランダム性を有しており、また、不均一である。従って、６面体要素３を構成する柱要素１の長さには、分布が存在する。

【0063】

図７は、６面体要素３における柱要素１の長さの分布を示す図である。図７において、横軸は、柱要素１の長さの範囲を示しており、縦軸は、その範囲に含まれる長さを有する柱要素１の数を示している。ここでの例では、多孔質構造体１０に含まれる柱要素１の数は、合計で約６０００本とされた。また、柱要素１の平均値は、１．９７ｍｍとされ、また、中央値は１、７２ｍｍとされた。

【0064】

図７から、柱要素１の長さは、目標長さ（２ｍｍ）付近を中心として分布していることが分かる。

【0065】

図８は、多孔質構造体１０が航空機２０に取り付けられたときの様子を示す図である。図８に示すように、多孔質構造体１０（例えば、金属製）は、航空機２０の脚扉２１の内面に取り付けられる。この多孔質構造体１０が製造されるとき、まず、脚扉２１が開いているタイミング（離着陸時）での航空機２０の飛行速度、飛行高度などの条件から、気流が解析される。そして、ＭＥＧＧ３Ｄにより、その条件での空力音の低減効果に適したランダム性を持つ６面体要素３が計算され、これにより、多孔質構造体１０が製造される。

【0066】

この多孔質構造体１０を航空機２０の脚扉２１の内面に取り付けることで、脚２２や脚扉２１による空力音を低減することができる。

【0067】

ここでの例では、多孔質構造体１０が取り付けられる対象物の例として、航空機２０を例に挙げたが、対象物は、航空機２０に限られない。例えば、対象物は、自動車や鉄道車両等であってもよい。典型的には、多孔質構造体１０が取り付けられる対象物は、空力音が問題となる対象物であればどのような物体であってもよい。また、多孔質構造体１０が取り付けられる箇所についても、どのような箇所であってもよい。

【0068】

＜作用等＞
次に、本実施形態に係る多孔質構造体１０における作用等について説明する。ここでの説明では、まず、本実施形態と比較される比較例について説明する。

【0069】

［第１の比較例］
第１の比較例では、金属製の既製品（セルメット（登録商標：富山住友電工製））が多孔質構造体１０として用いられる場合が想定される（上記特許文献１の段落［００５５］における実施例４参照）。

【0070】

この金属製の既製品（セルメット）が多孔質構造体１０として用いられる場合、鋭利な骨格構造が表面に飛び出しているため、扱いが困難であるといった問題がある。また、多孔質構造体１０が取り付けられる物体の形状に合わせて、多孔質構造体１０を取り付けることが困難であるといった問題がある。さらに、物体の取り付け方法が難しいといった問題がある。

【0071】

［第２比較例］
図９は、第２比較例を示す図である。第２の比較例では、日本積層造形社（登録商標）において提案されている、３次元プリンタによるラティス構造が、多孔質構造体１０として用いられる場合が想定される。

【0072】

図９に示すように、第２比較例では、まず、基本単位となる格子形状が作成され、この格子形状が立体的に並べられることで、直方体の造形物のデータが作成される（図９左側）。次に、最終的な造形物の形状を示す、任意の造形物の形状データが作成される（例えば、球体：図９の中央）。

【0073】

次に、これらの２つのデータが重ね合わされる作業が変換ソフトウェア上で行われる。そして、そのデータが３次元プリンタに出力されて、３次元プリンタにより造形物３１が造形される（図９右側）。

【0074】

この造形物３１が多孔質構造体１０として用いられる場合、曲面の表面部分が欠落しているので、表面に鋭利な骨格構造が飛び出し、扱いにくいといった問題がある。

【0075】

［第３比較例］
図１０は、第３比較例を示す図である。第３の比較例では、第２比較例と同様に、日本積層造形社において提案されている、３次元プリンタによるラティス構造が、多孔質構造体１０として用いられる場合が想定される。

【0076】

第３比較例では、ＳＴＬデータの３角形の境界線が利用されて、境界線のみが造形されて造形物３２が造形される。第３比較例では、造形物３２は、表面のみの構造体であり、構造体の内部に構造を作ることができないといった問題がある。また、表面において３角形の格子形状しか作ることができないといった問題がある。

【0077】

［第４比較例］
第４比較例では、３次元プリンタ用のデザインソフトウェアが用いられて作成されたラティス構造が、多孔質構造体として用いられる場合が想定される。第４比較例では、例えば、予め用意されたパターンの関数がベースにされて、目的とする造形物の密度や厚さ等のパラメータが制御されることで、デザインソフトウェア上でラティス構造が自動生成される。

【0078】

第４比較例では、目的とする形状（曲線などを含む立体的な形状）に沿ったラティス構造を作成することができるが、空力音の低減に適した構造を作成することができないといった問題がある。

【0079】

［本実施形態］
本実施形態に係る多孔質構造体１０は、数値流体力学に用いられるメッシュ構造体作成用のソフトウェアに基づいて、対応する条件での空力音の低減に適した構造を有する多孔質構造体１０のデータが作成され、作成された前記データに基づいて３次元プリンタにより作成される。

【0080】

従って、本実施形態では、空力音の低減に適した構造を有する多孔質構造体１０を容易に作成することができる。さらに、本実施形態では、鋭利な骨格構造が表面に飛び出すようなこともなく、扱いが容易となる。

【0081】

また、本実施形態では、多孔質構造体１０が３次元プリンタにより作成されるので、多孔質構造体１０が取り付けられる物体の形状に合わせて、多孔質構造体１０を容易に作成することができる。これにより、多孔質構造体１０が取り付けられる物体の形状が複雑な形状であっても、多孔質構造体１０を物体に容易に取り付けることができる。また、例えば、多孔質構造体１０に取り付け座を埋め込んだ状態で、３次元造形を行うことで、物体への取り付けをさらに容易とすることができる。

【0082】

また、多孔質構造体１０において空隙率を部分的に調整することもでき、この場合、空力音の低減効果を最適化することができる。

【0083】

また、本実施形態に係る多孔質構造体１０は、６面体要素３を構成要素としたメッシュにより構成される。このように、６面体要素３を構成要素とすることで、空隙率を空力音の低減に適した高い値とすることができる。

【0084】

また、本実施形態に係る多孔質構造体１０では、４面体要素２が複数の６面体要素３に分割されて構成される。このように、４面体要素２を複数の６面体要素３に分割することで、６面体要素３による多孔質構造体１０を容易に作成可能である。

【0085】

また、本実施形態に係る多孔質構造体１０は、４面体要素２における４つの３角形それぞれについて、３角形を構成する３本の柱要素１における３つの第１の点と、３角形の内部の１つの第２の点とを結ぶ３本の柱要素１を含む（合計で１２本の柱要素１）。さらに、本実施形態に係る多孔質構造体１０は、４面体要素２における４つの３角形の内部の４つの第２の点と、４面体要素２の内部の１つの第３の点とを結ぶ４本の柱要素１を含む。

【0086】

これにより、４面体要素２を含む構造から６面体要素３を含む構造へと適切に変換された多孔質構造体１０を得ることができる。

【符号の説明】

【0087】

１…柱要素
２…４面体要素
３…６面体要素
１０…多孔質構造体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】