本发明涉及足部用口技术，具体涉及一种基于3d打印的个人定制脚踩部件及其制作方法。
背景技术：
3d打印是目前一种被广泛应用的快速成型技术，其成型工艺原理是：首先建立目标零件的计算机三维模型，然后用软件将三维模型进行分层切片处理，得到每一个加工层面的数据信息，在计算机控制下，根据切片层面信息进行叠层增材制造，完成目标加工的制造。3d打印的优势在于不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，速度快，效率高，能够实现自由形状实体的自动化制造，正在受到越来越广泛的重视。
由于3d打印不需任何工装模具即可快速实现各种形状实体的自由制造，因此在批量化的个性化定制产品方面，尤其具有传统制造方式无可比拟的优势。
在鞋业相关的制造领域，近年来不断出现各种各样的定制化鞋、定制化鞋垫，尤其在运动鞋领域，各大鞋业公司也前仆后继的进入该领域，比如耐克公司(nike)、阿迪达斯公司(adidas)、锐步公司(reebok)、安德玛公司(underarmour)以及国内的匹克公司(peak)。但在脚踩部件(即鞋底、鞋垫)方面，目前市面上对于3d打印技术的应用大部分局限于利用激光烧结(sls)或紫外光固化(sla或dlp)方面的3d打印技术，采用单一材料制造鞋底或鞋垫，功能上局限于利用3d打印技术进行外形制造及结构上的减重。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、合理，与足底贴合度高及舒适性高的基于3d打印的个人定制脚踩部件。同时，本发明另一目的为提供了一种基于3d打印的个人定制脚踩部件的制作方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：本基于3d打印的个人定制脚踩部件，包括主体区、足弓区和脚跟区，所述足弓区与主体区一侧的中部连接，所述脚跟区固定于主体区的后端；所述主体区、足弓区和脚跟区均采用3d打印制成，且所述主体区、足弓区和脚跟区分别独立选择相应的材料打印制成。
优选的，所述足弓区采用邵氏硬度大于等于70a的弹性材料。
优选的，所述脚跟区采用具有吸震缓震功能的弹性材料制成。
优选的，所述的基于3d打印的个人定制脚踩部件还包括脚趾区，所述脚趾区固定于主体区的前端。
优选的，所述脚踩部件的主体区、脚跟区、脚趾区在垂直方向上均分成多层，且各层独立选择相应的材料制成。
优选的，所述主体区、脚跟区、足弓区和脚趾区均设有透气孔。
优选的，所述主体区、脚跟区、足弓区和脚趾区的上表面均设有用于按摩的凸起。
优选的，所述主体区的后端的内部及脚跟区的内部设置有波浪形的空腔，此空腔与主体区的底面平行。
优选的，所述主体区、脚跟区、足弓区以及脚趾区的内部均设有填充结构，且所述主体区、脚跟区、足弓区以及脚趾区的填充结构的填充疏密比例均可独立设置。
一种基于3d打印的个人定制脚踩部件的制作方法，包括以下步骤：
(1)采集足部数据：a、直接对使用者的足部进行三维扫描；b、对使用者的足部进行多角度拍照后进计算机合成；c、利用可定型材料经使用者脚踩后形成母模，对母模进行三维扫描；
采用a、b和c中任意一种方式采用足部数据后，根据采用到的数据利用计算机进行建模；
(2)利用计算机对脚踩部件的建模进行分区，根据使用者需求，分成主体区、脚跟区、足弓区三个区或者主体区、脚跟区、足弓区及脚趾区四个区，并确定各个区在垂直方向上分层的层数；
(3)针对每个区及每个区垂直方向上的每一层进行材料选定，并设定每一层的填充结构及填充疏密比例；
(4)根据计算机的建模，以驱动3d打印机采用以下任意一种方式或两种方式的组合制成脚踩部件：
1)利用多物料3d打印方式进行一体化3d打印；
2)利用单物料3d打印方式打印每一层后组装。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
1、本发明的脚踩部件主要由主体区、足弓区、脚跟区和脚趾区构成，各个区根据个人的足底情况而选择适当的材料及制成与足底贴合的形成，故本发明的脚踩部件与个人的足底贴合底部，增强舒适感。
2、本发明的脚踩部件，其脚跟区采用吸震缓震功能的弹性材料，能够有效吸收运动时人体自重及地面反弹力对脚跟产生的冲击力，从而降低对脚部各个关节和人体脊椎的不良影响，有利于健康。
3、本发明的脚踩部件，其足弓区采用硬度较大的弹性材料，对人体足弓提供有效的支撑作用，有利于保持运动时身体的稳定性。
4、本发明的脚踩部件，其分成主体区、足弓区、脚跟区和脚趾区，这各区进行分区设置，且分层独立选择材料，且各个区域的填充结构及填充疏密比例可独立设置，即可根据个人的喜好及特定需求对软硬度进行个性化调整。
附图说明
图1是实施例1的基于3d打印的个人定制脚踩部件的结构示意图。
图2是实施例1的基于3d打印的个人定制脚踩部件的剖视图。
图3是图1中a处内部的填充结构的示意图。
图4是实施例2的基于3d打印的个人定制脚踩部件的结构示意图。
图5是实施例4的填充结构的示意图。
其中，1为主体区，1-1～1-3为主体层，2为脚跟区，2-1～2-3为脚跟层，3为足弓区，4为脚趾区，4-1～4-3为脚趾层，5为透气孔，6为凸起，7为空腔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1和图2所示的基于3d打印的个人定制脚踩部件，包括主体区、足弓区和脚跟区，所述足弓区与主体区一侧的中部连接，所述脚跟区固定于主体区的后端；所述主体区、足弓区和脚跟区均采用3d打印制成，且所述主体区、足弓区和脚跟区分别独立选择相应的材料打印制成。其中，所述的基于3d打印的个人定制脚踩部件还包括脚趾区，所述脚趾区固定于主体区的前端。而具体的，本实施例中，主体区、足弓区和脚趾区均采用普通聚氨酯材料打印而成，而脚跟区采用具有吸震缓震功能的复合聚氨酯材料制成。这采用不同的材料，而使各个区的硬度不一样，以满足使用者的足底各个区域的不同力度需求，从而提高舒适性，满足各个人不同的需求。脚踩部件通过3d打印制成时，主体区、足弓区、脚跟区和脚趾区既可分别单独打印一起后再拼接一起，也可直接通过3d打印一体成型。
主体区、足弓区、脚跟区和脚趾区组合一起后其上表面的形状与个人足部三维模型的脚底表面形状一致，此个人足部三维模型是通过三维扫描或多角度拍照合成，并经由计算机建模修正而成的。
所述脚踩部件的主体区、脚跟区、脚趾区在垂直方向上均分成多层，且各层独立选择相应的材料制成。如图2所示，本实施例根据硬度划分，主体区和脚跟区均分成三层。其中，主体区自下而上的三层主体层1-1、1-2和1-3分别采用硬度为90a、80a和65a的普通聚氨酯材料制成，以使主体区的硬度自下而上逐渐降低；而脚跟区自下而上的三层脚跟层2-1、2-2和2-3分别采用硬度为90a、80a和65a的复合聚氨酯材料制成。此设置进一步提高了脚踩部件的舒适度。同时脚跟区采用具有吸震缓震功能的复合聚氨酯材料制成。同时为了进一步提高舒适性，所述脚趾区的硬度自下而上逐渐降低。本实施例中，脚趾区按硬度划分三层，此三层脚趾层4-1、4-2、4-3分别选用硬度为90a、80a、65a的普通聚氨酯材料制成。底层采用硬度高的材料，起到支撑和提供耐磨性的作用，中间中等硬度的材料起过渡缓冲作用，表层选择硬度较低的材料以提高舒适感。
所述足弓区采用邵氏硬度大于等于70a的弹性材料。本实施例中，足弓区采用硬度为90a的普通聚氨酯材料制成。足弓区的硬度可根据个人需求及喜好而决定。
所述主体区、脚跟区、足弓区和脚趾区均设有透气孔。透气孔可用于透气和排汗，以进一步增强舒适感。
所述主体区、脚跟区、足弓区和脚趾区的上表面均设有用于按摩的凸起。这凸起对足底进行按摩，具有理疗缓解疲劳的功能，满足个人的个性需求。
所述主体区的后端的内部及脚跟区的内部设置有波浪形的空腔，此空腔与主体区的底面平行。
上述中，透气孔、凸起和空腔可根据使用者的需求而决定是否设置。而透气孔和凸起的数量也可根据使用者的需求而决定。这可满足个人的不同需求。
所述主体区、脚跟区、足弓区以及脚趾区的内部均设有填充结构，且所述主体区、脚跟区、足弓区以及脚趾区的填充结构的填充疏密比例均可独立设置。具体的，如图3所示，本实施例中的填充结构呈“#”状，以使主体区、脚跟区、足弓区以及脚趾区的内部具有空隙，同时本实施例中，本体区、脚跟区、足弓区和脚趾区各个区域内部的填充疏密比例设置分别为50％、50％、70％和50％。
一种基于3d打印的个人定制脚踩部件的制作方法，包括以下步骤：
(1)采集足部数据：a、直接对使用者的足部进行三维扫描；b、对使用者的足部进行多角度拍照后进计算机合成；c、利用可定型材料经使用者脚踩后形成母模，对母模进行三维扫描；
采用a、b和c中任意一种方式采用足部数据后，根据采用到的数据利用计算机进行建模；
(2)利用计算机对脚踩部件的建模进行分区，根据使用者需求，分成主体区、脚跟区、足弓区三个区或者主体区、脚跟区、足弓区及脚趾区四个区，并确定各个区在垂直方向上分层的层数；
(3)针对每个区及每个区垂直方向上的每一层进行材料选定，并设定每一层的填充结构及填充疏密比例；
(4)根据计算机的建模，以驱动3d打印机采用以下任意一种方式或两种方式的组合制成脚踩部件：
1)利用多物料3d打印方式进行一体化3d打印；
2)利用单物料3d打印方式打印每一层后组装。
实施例2
如图4所示，本基于3d打印的个人定制脚踩部件相对于实施例1省略了脚趾区，且主体区、脚跟区、足弓区的厚度均减薄，此结构用作于短鞋垫，以满足人们不同的使用需求。
实施例3
本实施例有主体区、脚跟区、足弓区以及脚趾区，但各个区在垂直方向上不分层，分别采用以下材料：硬度为85a的普通聚氨酯、硬度为85a的吸震缓震功能复合聚氨酯、硬度为90a的普通聚氨酯、硬度为85a的普通聚氨酯。此方案的制作成本比较低。
实施例4
本基于3d打印的个人定制脚踩部件除以下技术特征外同实施例1：所述主体区、脚跟区、足弓区以及脚趾区的内部均设有填充结构，且所述主体区、脚跟区、足弓区以及脚趾区的填充结构的填充疏密比例均可独立设置。其中，如图5所示，此填充结构为蜂窝状，以使主体区、脚跟区、足弓区以及脚趾区的内部具有小小的空隙，进一步提高脚踩部件的舒适性。同时本实施例中，本体区、脚跟区、足弓区和脚趾区各个区域内部的填充疏密比例设置分别为60％、60％、75％和60％，以满足每个人的不同需求。其中，填充比例越高，硬度上会越高，满足不同类型的鞋的需求。
实施例5
本基于3d打印的个人定制脚踩部件除以下技术特征外同实施例2：主体区、脚跟区、足弓区分别采用以下材料：硬度为35d的尼龙弹性体、硬度为35d的吸震缓震功能复合尼龙弹性体、硬度为40d的尼龙弹性体。尼龙弹性体材料比聚氨酯材料强度更高，适合做矫形鞋垫。
实施例6
本基于3d打印的个人定制脚踩部件除以下技术特征外同实施例3：主体区、脚跟区、足弓区、脚趾区分别采用以下材料：硬度为35d的eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)材料、硬度为35d的吸震缓震功能复合eva材料、硬度为40d的eva材料、硬度为40d的eva材料。eva材料密度低，可制作轻质的脚踩部件。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。