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家具における炭素繊維複合材料の設計と応用 2023-07-31

紀元前 4,000 年以上の古代エジプト王朝から19 世紀のヨーロッパの第二次産業革命まで、家具の歴史は実際には木材の歴史でした。 19世紀後半に近代家具が登場し、生産性の飛躍的な向上によってもたらされた二度の産業革命に依存し、家具製造業は1世紀以上の発展期間の中で生産効率と生産能力を大幅に向上させ、今もなお家具を生み出し続けています。新しい生産プロセス。

現在市販されている非木製家具の素材は、金属素材、非金属無機素材、天然有機素材、合成有機素材、複合素材の5つに大別されます。新しい炭素材料技術の開発が継続的に改善されているため、炭素繊維複合材料の家具用途への将来の可能性は非常に広いです

軽量家具デザインは、家具製品自体の物理的重量と視覚的な重量感を軽減することが主な目的であり、同時に、家具デザインと統合された炭素繊維複合材料は、デザイナーが火花を散らすためでもあります。創造性の。家具の軽量設計のための炭素繊維複合材料の開発と応用は、炭素繊維複合材料の支持構造構成の最適化、軽量の成形プロセス、軽量家具の感覚を作り出す家具のスタイリングデザインなど、より多くの可能性を提供します。




従来の素材では実現が難しかった超軽量

炭素繊維複合材料は従来の材料と比較して軽量であることが最大の特徴であり、その密度は鋼鉄の1/5、チタン合金の1/3であり、アルミ合金やFRPよりもさらに軽い。炭素繊維複合材料で作られた家具は、一方では超軽量の品質を持ち、軽くて器用で、組み合わせ、移動、輸送が簡単ですが、他方では、斬新で独特で、消費者に視覚的なイメージを与えやすいです。快感。

日本人デザイナー、鈴木聖美デザインのバックチェア (シェルシュ ミディ) では、彼女のカーボンファイバー複合素材の「軽さ」がこの特性の完璧な解釈であることがわかります。


椅子鈴木聖美デザイン


椅子の重さはわずか960gです。風にそよぐ海辺の花々の暗い影をイメージしたデザインは、女性の身体の軽やかさと優雅な姿勢を両立させます。同じくオランダの若手デザイナー、ブラム・ゲーネンがデザインしたガウディチェアはわずか1kgです


ブラム・ジーネンがデザインした椅子


これらの 2 つの椅子のデザインは、超軽量であるために基本的な機能が失われているのではなく、より極端でシンプルな素材自体の魅力がにじみ出ています。それが炭素繊維複合材料である可能性があります。従来の素材の魅力とは異なります。



耐荷重構造の完璧な表現

カーボンファイバー家具は、素材自体の優れた素材特性に加え、柔軟で多用途な構造構成設計により軽量化を実現します。

まず第一に、伝統的な補強、丸みを帯びたコーナー、サンドイッチ構造やその他の効率的な耐荷重加工方法の使用により、より少ない材料で必要な強度と剛性を得ることができ、機械的特性のトポロジカルな最適化を通じて、必要な強度と剛性を得ることができます。あらゆる方向の力に対して炭素繊維複合材料を使用し、家具製品のさらなる軽量化を実現します。

このような形式の家具コンポーネントは、材料を節約するだけでなく、家具が占めるスペースも削減します。家具デザイナーのテレンス・ヌードゲートは、F1 デザイナーのジョン・バーナードと協力して、超薄型コンポーネントを備えたテーブル (サーフェイス・テーブル) を作成しました。



ジョン・バーナードがデザインしたテーブル



ご覧のとおり、カーボンファイバー強化樹脂天板の厚さはわずか2mmで、横から見るとテーブルのフレームがほとんど見えませんが、最大3mの天板を支えるのに十分な強度があります。同様に、オーストラリアの別のステルス テーブルのデザインでは、テーブルの端の厚さはわずか 6 mm です。



炭素繊維複合材ステルステーブル



これら 2 つのテーブルからは、極薄のコンポーネントの滑らかで繊細なラインがもたらす独特の高級感と技術を感じることができます。

炭素繊維複合材料の機械的特性の異方性を利用し、形状設計を満たす条件下で力構造の合理的な設計を最適化することで、材料の機械的特性の方向を有利な力伝達に沿って配置します。構造の経路を変更して、同等の強度または同等の剛性の設計を実現します。これにより、炭素繊維複合材の機械的特性が炭素繊維複合材の利点を最大限に引き出し、材料の各グラムの耐荷重能力をより活用できるようになります。効率的に。デザイナーのDesign-Jayがデザインしたテーブルのように、脚は非常にスリムで、デスクトップは極薄ですが、このような薄いカーボンファイバー素材の使用は、頑丈で信頼性があるかどうかを心配する必要はありません。デザイナーは、次のことを計算しました。データと実験テストによると、力伝達経路に沿った構造の機械的特性という材料の利点に従って、使用される材料を最大限に削減し、冗長性の痕跡がなく、構造は非常に堅牢です。全体的に見るとシンプルなテーブルですが、サイドビューはシンプルな線だけで構成されており、軽やかで繊細な印象を与えます


Design-Jay によるカーボンファイバー複合テーブル



超大型カンチレバーの実現


炭素繊維複合材料は、通常の家具素材よりもはるかに高い引張強度と曲げ強度を持っています。この性質を利用すると、家具の部品を曲げることなく一定の空間内で大規模に伸ばすことができる

2009 年の東京ファイバー展示会で、日本の近代建築家青木淳は大型片持ち式スポットライト シン ビーム ランプのデザインを披露しました。ランプ本体は日本の東レ製カーボンファイバー製で、片持ち式ライトプレートの長さは 6 メートルです。 ;


青木淳デザインのカーボンファイバー複合ライトパネル



類似したものとしては、イタリアのオリンパス社が発売した本棚(アリアンテ)もあり、これも炭素繊維複合材料で作られており、本棚の各層の棚が垂直方向の中心まで両側の軸方向に広がり、上向きに伸びている。 2.7mまで。このような2つの家具は、いずれも大型カンチレバーの素材特性を適切に表現することで、より広い空間の使い方をユーザーに提供します。 2 つの家具は、適切な素材の特徴である特大のカンチレバーによって表現されており、ユーザーに広い範囲のスペースを提供します。


オリンパスFRP製本棚



カーボンファイバー複合本棚



柔軟で可変的な曲線モデリング

近年、時代とともにモダンな味わいの発展を表現する家具製品は、現代人の美意識にフィットし、若者のニーズがますます高まっています。より繊細でユニークなデザイン、より詳細な職人技、ますますトレンディなファッションの素材の使用、軽くてダイナミックな形状など、現代の家具デザインの要件の多くの要素があり、現代人が家具のデザインと美学を精神的に追求していることを示しています。

炭素繊維複合材料で作られた家具は、一方では輸送と移動が容易で、柔軟で編みやすいユニット構造、柔軟なラインモデリング、カラフルな色彩性能、およびデザインに沿った一連の現代的な美的概念を備えています。炭素繊維複合材料を合理的に適用することで、その特徴を示すことができます。


カーボンファイバーコンポジットチェア



アモイ LFT 複合プラスチック有限公司について




厦門 LFT 複合プラスチック有限公司は 2009 年に設立され、製品の研究開発、研究開発、生産、販売マーケティングを統合した長繊維強化熱可塑性材料の世界的なブランドサプライヤーです。当社の LFT 製品は ISO9001&16949 システム認証に合格し、自動車、軍事部品および銃器、航空宇宙、新エネルギー、医療機器、風力エネルギー、スポーツ用品などの分野をカバーする多くの国家商標および特許を取得しています



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