3D打印鞋底的制作方法

本实用新型涉及鞋底领域，尤其涉及一种3D打印鞋底。

背景技术：

鞋底制作是一种技术密集型的生产链，其涉及鞋底设计、CAD建模、木模雕刻，试模、开模、修改、生产等多个环节，不仅研发生产周期较长，工艺技术复杂，而且无法排除人工作业，因此，制鞋业被称为最难实现自动化的产业之一。

3D打印技术又称为增材制造技术，与以往的制造方式不同，3D打印以3D数字模型为基础，通过逐层打印的方式构造物体结构，免去了工业制品成型过程中众多复杂的工序，仅需将3D数字模型导入3D打印机，通过3D打印机打印完成后，经过简单的后处理即可得到一个3D打印成品。

3D打印技术在工业制品中的普及目前受制于材料和成本，3D打印原材料目前局限性较大，普遍使用的打印材料仅有TPU(热塑塑料)、尼龙、树脂、橡胶、金属粉末等少数材料，加上目前3D打印成本偏高，因此在实际应用中，3D打印技术还无法完全替代传统制造技术。特别是在制鞋业中，运动鞋中鞋底大多采用发泡材料，重量轻、弹性好的发泡材料可以为足底提供良好的舒适性，目前3D打印制品的重量和回弹性都无法与传统发泡材料相比，这是在制鞋业中制约大量应用3D打印来制作鞋底的主要原因。

技术实现要素：

基于现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种3D打印鞋底，能方便的以3D打印方式制成适合实际穿用的鞋底，保证鞋底弹性和具有较轻的重量，且简化工艺，降本增效。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型实施方式提供一种3D打印鞋底，该鞋底是用3D打印机以TPU粉末或尼龙粉末为原料，3D打印而成的由边墙框架结构、内仁面框架结构和底面框架结构构成的腔体内布设晶格结构体的一体化框架结构鞋底；其中，所述边墙框架结构的底部为底面框架结构，内仁面框架结构设在所述底面框架结构上面，处于所述边墙框架结构内；所述晶格结构体是由多个周期性排列的多边形几何体网格构成的连续网格结构体。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的3D打印制作鞋底的方法，其有益效果为：

通过以TPU粉末或尼龙粉末为原料，采用3D打印机打印而成的由内仁面框架结构，侧面框架结构和底面框架结构构成的腔体内布设晶格结构体的一体化框架结构鞋底。该鞋底由于采用3D打印一次成型，具有制作方便，弹性好、重量轻等优点，也简化鞋底制作工艺，提高效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型实施例提供的3D打印鞋底的边墙框架结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的3D打印鞋底的内仁面框架结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的3D打印鞋底的底面框架结构的镂空处示意图；

图4为本实用新型实施例提供的3D打印鞋底的底面框架结构的示意图；

图中：1-边墙框架结构；11-上边沿；12-斜向支撑结构；112-上边沿前段；113-上边沿中段；113-上边沿后段；2-内仁面框架结构；21-环形边沿；22-横向加强结构；3-底面框架结构；30-内侧镂空结构；31-外侧镂空结构；32-第一橡胶贴合；33-第二橡胶贴合；34-第一直接着地部；35-第二直接着地部；4-晶格结构体；5-第一橡胶贴合位贴合的橡胶；6-第二橡胶贴合位贴合的橡胶；7-鞋底的模口线。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1至4所示，本实用新型实施例提供一种3D打印鞋底，该鞋底是用3D打印机以TPU粉末或尼龙粉末为原料，3D打印而成的由边墙框架结构、内仁面框架结构和底面框架结构构成的腔体内布设晶格结构体的一体化框架结构鞋底；其中，边墙框架结构的底部为底面框架结构，内仁面框架结构设在底面框架结构上面，处于边墙框架结构内；所述晶格结构体是由多个周期性排列的多边形几何体网格构成的连续网格结构体。

上述3D打印鞋底中，边墙框架结构(参见图1)，包括：

上边沿和多条斜向支撑结构；其中，

上边沿沿鞋底的模口线从前至后设置，前掌部分的上边沿从上向下延伸宽度为2.5mm(上边沿前段)，至足弓部分的上边沿从上向下延伸的宽度渐变为3.5mm(上边沿中段)，至后跟部分的上边沿从上向下延伸的宽度渐变为4.5mm(上边沿后段)；

后跟处内外两侧的上边沿与底面框架结构之间分布设置多条斜向支撑结构。

上述3D打印鞋底中，各斜向支撑结构的宽度为5～10mm。

上述3D打印鞋底中，内仁面框架结构(参见图2)，包括：

环形边沿和多条横向加强结构；其中，

环形边沿与脚底形状相同；

多条横向加强结构从前至后间隔设置在环形边沿的足弓部位，其中，最前方的横条加强结构的位置不超过足部跖骨头在鞋底上的对应部位；最后方的横条加强结构的位置不超过足部跟骨在鞋底上的对应部位。具体的，内仁面框架结构的环形边沿是以鞋底的模口线为基础，沿鞋底的内仁面向内仁面内侧中心延伸，至鞋底的楦底板边线向内侧延伸7～15mm，楦底板边线的不同部位向内延伸距离不同，其中足弓内侧及鞋头部分距离长于前掌内外侧。

上述3D打印鞋底中，各横向加强结构的宽度为10～20mm。

如图3、4所示，上述3D打印鞋底中，底面框架结构为带有多个镂空结构的整体片状结构体；

该底面框架结构沿底面中心设有一条镂空引导槽，该镂空引导槽从鞋底后跟中心下方起始，延伸至鞋头处；

该底面框架结构的前脚掌前方部分和内侧部分的底面为第一橡胶贴合位；

该底面框架结构的前脚掌外侧部分的底面为第一直接着地部；

该底面框架结构的后脚跟外侧部分和后跟部分的底面为第二橡胶贴合位；

该底面框架结构的脚掌内侧部分的第一橡胶贴合位与第二橡胶贴合位之间的底面为第二直接着地部。

上述3D打印鞋底中，镂空引导槽宽度为15mm；

第一橡胶贴合位与第二橡胶贴合位处的底面框架结构的厚度为3mm；

第一直接着地部与第二直接着地部处的底面框架结构的厚度为5.5mm。

上述3D打印鞋底中，所述晶格结构体与边墙框架结构、内仁面框架结构和底面框架结构均为一体化结构。具体的，晶格结构体填充于边墙框架结构、内仁面框架结构和底面框架结构形成的腔体结构，与边墙框架结构、内仁面框架结构和底面框架结构均为一体化结构。

上述3D打印鞋底的制作方法，具体如下：

以TPU粉末或尼龙粉末作为3D打印机打印鞋底的原料；

采用计算机3D设计软件按上述结构的鞋底结构进行鞋底3D数字建模，将建模后的鞋底3D数字模型导入3D打印机进行打印，打印后即制得上述结构的鞋底。

上述方法中，3D打印机采用SLS选择性激光烧结打印机；TPU粉末百微米级粒径的TPU粉末，其烧结成型的温度为160°。

本实用新型的鞋底充分利用了3D打印技术，通过在鞋底结构上设计打印轻量的、具有一定弹性的支撑结构，可以弥补3D打印材料过重、回弹较差的弊端，使3D打印鞋底能够满足日常穿着，并且舒适性和耐用性都有所保证。本实用新型的方法可以打造满足日常穿着、并且能进行一定强度运动的3D打印鞋底。该方法的使用，在鞋底的新生产模式中，研发周期将大幅压缩、产业链进一步精简、人工操作也将大量减少，降本增效。

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步地详细描述。

本实施例提供一种3D打印鞋底，是利用计算机3D设计软件按预先设计的结构进行鞋底3D数字建模，将鞋底3D数字模型导入3D打印机进行打印即制得3D打印鞋底。其中，3D打印机采用SLS选择性激光烧结打印机，利用SLS选择性激光烧结技术，打印原料采用TPU粉末(或尼龙粉末)，利用激光器在计算机的操控下对粉末原料进行逐层扫描照射，实现TPU粉末(或尼龙粉末)的烧结粘合，层层堆积实现成型。

优选的，上述3D打印机所采用的TPU粉末(或尼龙粉末)是百微米级粒径的粉末，其烧结成型的温度为160°。

如图1至4所示，上述的鞋底采用框架结构，框架结构用来形成鞋底轮廓、支撑鞋底框架、为鞋面和鞋底橡胶的贴合提供较大的附着面积。鞋底框架结构体现在其是连续的、形成平面或曲面的打印结构。整个鞋底框架结构有鞋底顶面(内仁面)、鞋底侧面(鞋底边墙)和鞋底底面的框架结构构成

其中，如图1所示，在鞋底侧面(鞋底边墙)上，边墙框架结构沿模口线向下延伸2.5～4.5mm，其中鞋底边墙的前掌部分向下延伸约2.5mm，到足弓部分向下延伸的宽度渐变为约3.5mm，到后跟部分向下延伸的宽度渐变为约4.5mm；在边墙后跟处，内外两侧分布设置多条斜向的支撑结构(图示为3条)，支撑结构宽度在5～10mm之间，使运动中鞋底受力较大、厚度较厚的后跟部位保持良好的稳定性，避免因为缺乏纵向支撑而导致的后跟严重变形，危及运动者的安全。

如图2所示，鞋底顶部内仁面上，内仁面框架结构以鞋底模口线为基础，沿内仁面向内仁面内侧(中心)延伸，至楦底板边线向内侧延伸7～15mm为止，楦底板边线的不同部位向内延伸距离不同，其中足弓内侧及鞋头部分较多，前掌内外侧较少。在鞋底内仁面足弓处，设置多条横向的加强结构(图示为两条)，作用是用来加强鞋底内仁面的支撑性、提升鞋底抗扭转性能、并提高鞋底内仁面和鞋面的贴合强度。加强结构宽度在10～20mm之间，位置在鞋底足弓部位，其中，最前方的加强结构，位置不超过足部跖骨头在鞋底上的对应部位；最后方的加强结构，位置不超过足部跟骨在鞋底上的对应部位，避免影响穿着脚感。

如图3、4所示，在鞋底底面上，底面框架结构为一整片带有多个镂空结构的片状结构体，其厚度整体约为4.5mm(不贴合橡胶的着地部的厚度为5.5mm，需要贴合橡胶的非着地部的厚度为3mm)，用来承托鞋底并贴合大底橡胶。其中，沿底面框架结构的底面中心设置一条宽约15mm的镂空引导槽，从鞋底后跟中心下方起始，延伸至鞋头处。鞋底底面设置多个镂空结构，用来减轻鞋底重量，在橡胶贴合位上，镂空结构的面积小于橡胶贴合面积，保证橡胶与3D打印鞋底底面的贴合强度。橡胶在鞋底底面的贴合位分布位于：鞋底前掌内侧、鞋底前头、鞋底后跟、鞋底后跟外侧，都是普通鞋底易磨损的位置，根据不同类型鞋底的需求，橡胶贴合位置可以根据实际情况调整，不限于以上的分布位置。鞋底易磨损部位贴合耐磨橡胶，能使鞋底整体耐磨性提升，提高使用寿命。

由以上的鞋底内仁面、边墙、底面构成的框架结构形成了整个鞋底，在该框架结构的腔体中填充晶格结构体，晶格结构体与鞋底内仁面、边墙、底面构成的一体化的框架结构，晶格结构体是由多个周期性排列的多边形几何体网格构成的连续网格结构体，多边形几何体网格可以是任意多边形立体形状，其特点是能够互相形成三维连续体结构。晶格结构形成的立体型填充在鞋底腔体中，能够通过结构形变为鞋底提供缓冲性能，此外，晶格结构压缩形变后，回复形变能力较强，能为鞋底提供一定的回弹性。

以上的鞋底结构(除大底橡胶外)由3D打印机一体打印成型，打印成型后，仅需简单的后处理(清除TPU粉尘)即可得到一款3D打印鞋底。

本实用新型的鞋底相比传统工艺制作的鞋底大量减少了生产研发的中间环节，通过对鞋底进行3D结构设计，以TPU粉末(或尼龙粉末)为原材料，由采用SLS(选择性极光烧结)技术的3D打印机进行打印成型，充分发挥3D打印技术的灵活、高效的立体成型能力，促进了运动鞋研发模式的升级，大幅缩短了研发周期，使产品能够迅速响应市场需求。而且通过鞋底设计的框架结构、支撑加强结构、晶格缓冲回弹结构等设计，使3D打印的鞋底能够具有与普通鞋底相似的回弹性和稳定性，突破了现有3D打印技术成型技术和材料的局限，解决了目前若采用3D打印制作鞋底存在鞋底过重、过硬、回弹差，不适宜实际穿着等问题。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。