Исследование свойств обувных материалов с реконфигурируемой структурой

Аннотация

В процессе исследований установлено, что в аддитивном производстве решетчатые структуры — ключевая концепция. Они встречаются в природе и часто используются в технике из-за таких свойств, как высокое отношение жесткости к плотности и пространственно-изменяющееся поведение материала. На этом фоне из материалов с реконфигурируемой структурой для 3D-моделирования обуви привлекательными представляются ауксетики, некоторые из которых построены с использованием двухмерных паттернов складывания на основе таких оригами-структур как «миура-ори» или «шаблон Рона Реша». Для проектирования подобных структур нужна определенная проектная среда. Для этого в работе рассмотрены инструменты параметрического проектирования с проектной логикой, позволяющей создавать алгоритмы объектов или процессов любой сложности. По результатам проведённого в работе анализа, выявлено, что таким требованиям в наибольшей степени отвечает среда 3D-проектирования Rhinoceros и язык визуального программирования Grasshopper. Разработанный ряд алгоритмов позволил реализовать 48 цифровых моделей реконфигурируемых поверхностей. В статье приводятся результаты физико-механических испытаний 4 из 48 моделей экспериментальных материалов. По результатам исследований 10 образцов экспериментальных материалов из фотополимера и ТПУ с 20, 50 и 100% заполнением ячеек каждого вида в форме двухсторонней лопатки толщиной 2.5–3.5 мм согласно ГОСТ Р 54553-2019 установлены: прочность при растяжении (Мпа); удлинение при разрыве (ε, %); плотность (г/см³); твердость по Шору (А). Проведенное сравнение результатов лабораторных исследований с показателями свойств материалов подошв, используемых в производстве АО «Егорьевск-обувь», позволило выявить, что показатели отдельных экспериментальных материалов близки к показателям плотности контрольной резины, подошвы ТЭП ANNA 2 (для сапог, ботинок, осень-весна), подошвы ф. JEANS — ТЭП (туфли или ботинки малодетские, девичьи, осень-весна), подошвы ТЭП туфель летних модели 322107-25, используемых на АО «Егорьевск-обувь».

Работы выполнялись в рамках научного проекта — гранта РФФИ в 2020–2022 гг., договор No20-38-90047/2020 «Параметрическое проектирование материалов с реконфигурируемой трехмерной структурой в производстве товаров народного потребления».