ハニカム構造はあらゆるところに使われている【設計と構造】 - 往時宇宙飛翔物体システム機械設計屋の彼是宇宙blog

ハニカム構造の使用実例をまとめてみました

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以前、ハニカム構造の歴史をまとめました。

mechanical-systems-sharing-ph.hatenablog.com

まとめたのですが、まとめるのに時間がかかり息切れしたので、今回は使用されているところをまとめました。

[目次]

ハニカム構造の使用実例をまとめてみました

ハニカム構造の実例

航空機

宇宙機・ミサイル

通信電波

電車関連

自動車

輸送機器

建築物、家具

家電

スポーツ用品

梱包材

その他

おまけ

おまけその2

そのほかの情報mechanical-systems-sharing-ph.hatenablog.com

参照サイト

そもそも、ハニカム構造(honeycomb structure)の材料は、中空の六角形あるいは六角柱を並べた構造です。

紀元前から考案されているハニカム構造ですが、最初の図にある通り、ハチの巣がこの形状をしているから名前が付けられたとされています。

古くは建築に使用されていますが、全面の板よりも六角形の柱を組み合わせた方が軽量となります。

三角や四角より受けた力が分散されるために高い剛性を持っています。

受ける方向にもよりますが力が分散する形状と中空を挟んだ空間により衝撃吸収できます。

中空であることから、熱が空気(あるいは真空)を挟むことで断熱効果を生みます。

同様に音響を低減でき、防音効果を生みます。

ハニカムサンドイッチ構造は、ハニカム構造を持つ素材(アルミ、紙、樹脂等)の六角柱の柱方向に(大抵は)薄い板(アルミ、紙、樹脂、CFRP等)を挟むことで、通常のべニア板のような合板構造より、比較的に軽量で高剛性の層状構造を作り出します。

おそらく最も身近で有名なのは、航空機素材ではなく段ボールだと思います。

ただ、段ボールでも使われているというだけで、段ボールのメインはアイソグリッド構造と呼ばれる三角形のものが占めています。

ざっと実例を上げてみます。

末尾に参考にしたサイトを載せています。

ハニカム構造の実例

f:id:MSDSSph:20200513221809j:plain — Credits: NASA

https://images.nasa.gov/details-KSC-02pd1739

飛行機や新幹線で大活躍中のハニカム構造。

100均の画用紙で耐荷重を試してみました！
隙間の無い六角形を上下接着して剛性アップ。

果たしてどの程度の重さに耐えると思いますか？
結果は動画で😊 pic.twitter.com/UcHbShltmF
— 山田基弘@AESB (@AESB_motohiro) 2023年3月14日

航空機

主翼、動翼
機内インテリア
エンジンナセル
ヘリコプターの胴体
ヘリコプターのローターブレード

Happy Valentine's Day to the "Queen of the Skies" - the Boeing 747! She has a special place in our ❤️. Check out this video valentine from our Pottsville, PA team!

Watch: https://t.co/yIybUzbghm

Read more: https://t.co/eiTNDgNPik #Boeing #Queenoftheskies #747 #honeycomb pic.twitter.com/RLDHsAjHDz
— Hexcel (@HexcelCorp) 2023年2月14日

宇宙機・ミサイル

Note the dif in heat shield assembly between Apollo & Orion. Apollo used a honeycomb structure w 370k holes that had to be filled manually. Orion uses 180 blocks. Ablator is Avcoat for both. @pilliarscreatio you know why we didn’t use blocks for Apollo?https://t.co/R7WQkx33Mi https://t.co/ZVu6kYR5Gh pic.twitter.com/RGrUJ97VCC
— Chris Combs (iterative design enjoyer) (@DrChrisCombs) 2020年7月8日

Rare photo of the SpaceX "honeycomb" aluminum + carbon fiber composite design used in Falcon 9 fairings. This one washed up on an Atlantic beach, with the characteristic honeycomb structure exposed.

"Honeycomb" is also used in 4680 structural packs & the Starship heat shield. https://t.co/pRaFnU02L1 pic.twitter.com/gZpwLWMz1W
— Tesla Facts (@truth_tesla) 2021年9月16日

Rear end of the Indian projectile that crashed/was shot down over Pakistan (Mian Channu) yesterday matches the honeycomb structure at the end of an Indian BrahMos supersonic cruise missile

Seems like BrahMos (Most prob) lost its path(guidance).

Massive Indian technical failure. pic.twitter.com/eRdGNEM180
— Pakistan Strategic Forum (@ForumStrategic) 2022年3月10日

#ネスカフェ×#JAXA×#宇宙兄弟

ロケットのフェアリングは軽くて丈夫である必要があります。そのために素材ではアルミハニカム構造（*1）を活用しています‼︎

🐝Σ(　ﾟдﾟ)まさかの剥き出し⁉︎

*1：蜂の巣状のハニカム構造をサンドイッチすることでフェアリングの強度と軽量化を両立しています。 pic.twitter.com/BxHHyt38Td
— 岡田修平／OKADA SHUHEI (@rocket_EE_okada) 2022年7月21日

I wonder why those hexa-tiles?

Honeycomb structure is useful for absorbing impact energy and avoiding concentrated strain when its used in depth.
Tile thickness is important. But its smoothness is very critical as always.

Disrupted tiling patterns looks bad. https://t.co/04SSn8RUSf
— TamShisaike (@sciglob2017) 2023年1月27日

Yesterday Iran also showed a honeycomb structure as DIO//AIO achievement in materials

Its likely to be a radar absorbing structure for low-observable/stealth aerospace applications

Its application effective in mm band, but decreases rapidly in >cm

Credits to @MilitaryIr forum pic.twitter.com/P0XakK83Zn
— Patarames (@Pataramesh) 2020年9月4日

通信電波

レドーム
パラボラアンテナアックアップパネル

電車関連

鉄道車両、新幹線の乗車ドア
落下防止ホームドア

自動車

自動車内装パネル
衝撃試験用吸収材/バリア
軍用車両筐体
排ガス浄化触媒

車の排ガスをきれいしてくれる超微細なハニカム構造のフィルター

向こう側が見えるほどの配合性

日本のものつくり技術、スゴい pic.twitter.com/svKl0qDPd8
— 山本貴博（Takahiro Yamamoto） (@T_Yamamoto_Phys) 2022年8月27日

輸送機器

船舶用内壁
エレベータパネル
精密機械輸送用コンテナ
温度管理コンテナ

建築物、家具

木製机
襖（ふすま）
外壁パネル
透光パネル
玄関ドア
防音ドア
建築デザイン
オープンショーケース
ゲルクッション
マットレス
デザインビル
建築制振用ダンパ
断熱、防音スクリーン

Yesterday at the park, Maya climbed to the top of this honeycomb structure, posed like this, and told me to take her picture. I cannot get over how iconic this child is. 🤣 pic.twitter.com/kUdLyGUxmw
— Gramps (@capetownbrown) 2020年1月26日

This is the place where female members of the Royal family sit & watch the city, so that they are not seen by outsiders. Hawa Mahal is considered the crown jewel of Jaipur. Built in the late 1800s as an extension to the city palace.
It has 953 small Windows & honeycomb structure. pic.twitter.com/XpRE4lOGJf
— Indian Backdrop (@Indianbackdrop) 2020年6月21日

イケアのハニカムシェード【ホップヴァルス】
ハニカム構造なので断熱性が高く、エアコンの効きも良くなるのでこの夏とても活躍している。

イケアの個人的オススメアイテム。 pic.twitter.com/DP57R7RnI7
— https://www.音空.com/ (@nex_caulfield) 2021年8月12日

ハニカム構造の板を螺旋状にねじったもの。

厚さ1ミリほどのペラペラな物体なのに、ハニカム構造のおかげか、回転方向の捻りには、物凄い剛性がある。

特定の力に対してのみ硬いっていうのは色んなことに活用できそう。#3Dプリンター pic.twitter.com/QEsj5oV8s3
— タム (@tamutamu3D) 2021年8月20日

家電

空気洗浄機、エアコン、コピー機用脱臭フィルタ
スピーカー箱、振動板

スポーツ用品

手漕ぎボート本体
グライダー
スノーボード

梱包材

段ボール
紙パレット

その他

ミツバチ巣箱
コンピュータのファンのブレード保護カバー
風車のプロペラ
シューズの靴底

Self-foldingハニカムについての論文がMaterlas and Design(IF:9.417)に採択されました！ 4年前に原型はできあがっていましたが担当学生の頑張りによってまとめることができました👏
"Creation of origami-inspired honeycomb structure using self-folding paper"https://t.co/OP0zkmZcyg pic.twitter.com/SpYsldrh67
— 重宗宏毅 (H. Shigemune) (@hshige_86) 2022年10月2日

Bacterial cellulose (BC) is a magical material. We show how a simple and green (sustainable) post-processing step can help BC self-assemble into a spiral honeycomb structure with superior mechanical properties.
Read the freely available paper: https://t.co/o7yYpGhzoy @MJMirzaali pic.twitter.com/Lc7KJlV6US
— Amir A Zadpoor (@amir_zadpoor) 2020年11月1日

本棚にも収まるハニカム構造の紙を利用した大型遊具「PORTABLE PLAY」守屋輝一さん
法政大学卒制展
at LIGHTBOX STUDIO青山 pic.twitter.com/z3XJIaPY3V
— Nobi Hayashi 林信行 (@nobi) 2020年2月28日

The Sharp compound eyes of dragonfly covered with dew drops in early morning.
The eye resembles a honeycomb structure & has nearly 30,000 lenses called ommatidia the allows them to have a 360° view .#wildlifephotography #BBCWildlifePOTD #NaturePhotography #macrophotography pic.twitter.com/VsOpdC9ubf
— Sritam Kumar Sethy (@sethy_sritam) 2023年3月12日

🐢 A Galapagos tortoise can weigh 600 pounds or more, making it the largest living tortoise in the world. Fortunately, the tortoise's shell has a honeycomb structure, which reduces the weight of the shell. So, it is not too heavy for it, even with its huge size! #StlZoo pic.twitter.com/ckuRMfvgLb
— Saint Louis Zoo (@stlzoo) 2022年6月11日

おまけ

ハニカム構造を使用した材料ではないのですが、ハニカムの形状を利用することで、次のような場面でも使用されているので参考までに紹介します。

ジェームズ・ウェッブ(JWST)望遠鏡：ハッブル宇宙望遠鏡の後継機
ハイブリッドハニカム工法：橋脚の建設
立体ハニカム工法：ため池、調整池、水路、河川
ハニカムフレームスパイク：堤防法面緑化保護工
シールド工法：トンネル内壁

The #GMT mirror “blank” is formed by melting glass into a mold formed by high-temperature resistant refractory material, consisting of a silicon carbide cement tub and filled with about 1,700 alumina-silica fiber hexagonal boxes that form a honeycomb structure. #TelescopeTuesday pic.twitter.com/2MF9TYrJ2k
— Giant Magellan Telescope (@giantmagellan) 2019年2月12日

ジャリの隙間から続々スギナとドクダミが生えてきた。スギナをせっせと抜いていくがそれを増やすツクシは可愛いくて抜けない。胞子茎を駆除できたら草抜きの手間も減るが、息子を呼んで観察したりして抜けない。ハニカム構造というのだろうか、胞子が入った大事な部分は特に愛嬌たっぷりで抜けない。 pic.twitter.com/xiEuvdSug9
— なかむらあゆみ (@ogZTXzXG2nZnd0C) 2023年3月16日

化学屋としては、カーボンナノチューブをはじめ、ベンゼン環あるいは芳香族化合物を思い出します。

CFRPも炭素繊維強化プラスチックの略称であり、炭素構造も六角形の集まりが構造的に安定となります。

自然界としても六角形は強固で安定化する代名詞でもあります。