一种定制脚踩组件的制作方法与流程

本发明涉及脚踩组件技术，具体涉及一种定制脚踩组件的制作方法。

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、定制化鞋底/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)、李宁公司(lining)。但个性化定制脚踩组件(即鞋底、鞋垫)，目前在市场普及率方面比较低，其原因有二方面，其一是个性化定制的成本偏高，终端销售价格就更高；其二是个性化定制的周期长，消费者等待的时间长。

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，提供了一种定制脚踩组件的制作方法。此定制脚踩组件的制作方法可缩短定制的时间，还降低了成本，同时保证了脚踩组件的性能及舒适感。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：本定制脚踩组件的制作方法，定制脚踩组件包括主体部件和3d打印制成的脚踩件，其中制作方法包括以下步骤：

(1)获取使用者的足部轮廓数据或/和生物力学数据；

(2)根据使用者的足部轮廓数据或/和生物力学数据，建立脚踩件的三维模型；

(3)选定3d打印方法和3d打印材料，在主体部件上直接打印形成脚踩件，或者将脚踩件单独打印后粘合在主体部件上；

(4)进行表面处理，完成脚踩组件的制作。

优选的，所述脚踩件包括脚趾件、内拓趾件、外拓趾件、足心件、足弓件、足腰件、足跟件和足跟围件中的任意一种或任意组合。任意组合是为脚趾件、内拓趾件、外拓趾件、足心件、足弓件、足腰件、足跟件和足跟围件中两种组合或多种组合。如如脚踩件只采用足弓件和足跟围件，或只采用足弓件和足腰件，或足趾件、内拓趾件和外拓趾件等方式。这可根据使用者的实际情况而决定。

优选的，步骤(3)中所述的3d打印方法为熔融堆积3d打印法、光固化3d打印法、液态硅胶3d打印法、激光烧结3d打印法、多射流熔融3d打印法和聚合物喷射3d打印法中的任意一种或任意组合。任意组件是指在打印不同的脚踩件的过程中打印方法不仅限于采用一种，还可以是其中的两种或三种或更多。如打印脚趾件时可采用熔融堆积3d打印法，而内拓趾件和外拓趾件采用光固化打印法，足心件采用液态硅胶打印法。

优选的，当脚踩件直接打印到主体部件上时，包括以下步骤：

(3-1)将夹具安装于3d打印机打印平台的指定位置；

(3-2)将主体部件固定于夹具的指定位置；

(3-3)选择与脚踩件对应的3d打印机喷头，直接在主体部件相应的位置上进行3d打印。

优选的，所述主体部件的下面设有防滑贴片。

优选的，所述的主体部件采用发泡工艺制作而成。

优选的，在步骤(3)中，所述的3d打印材料为热塑性弹性体、光固化聚氨酯和液态硅胶中的任意一种。

优选的，步骤(1)包括以下步骤：

(1-1)利用以下的任意一种方式采集使用者的足部轮廓数据：

a、使用三维扫描仪直接对使用者的足部进行扫描；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；

(1-2)采集使用者的静态足底压力分布数据；

(1-3)采集使用者的动态足底压力分布数据；

(1-4)采集使用者的足部受力轴线数据。

优选的，在脚踩件与使用者足底贴合的上表面贴有纺织材料层。

优选的，所述主体部件和脚踩件均设有透气孔。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：

1、本发明的定制脚踩组件采用主体部件外，还具有根据使用者的足部数据制定的脚踩件，且脚踩件可通过3d打印制成，可直接打印于主体部件或打印好后再固定于主体部件，这缩短了定制的时间，同时还可降低成本。

2、本发明的定制脚踩组件，其主体部件采用传统的制造方式，而脚踩件采用3d打印技术制造，这传统技术与现代科技结合的方式，可批量化定制，成本低。

3、本发明的定制脚踩组件，其根据个人足部轮廓和生物力学特征而定制，具备舒适或/和矫形的功能。

4、本发明的定制脚踩组件，其主体部件和部分部件可采用发泡工艺制作，既降低了重量，又提升了性能和舒适感。

附图说明

图1是本发明实施例1的定制脚踩组件的结构示意图。

图2是本发明实施例1的定制脚踩组件的爆炸图。

图3是本发明实施例2的定制脚踩组件的结构示意图。

图4是本发明实施例3的定制脚踩组件的结构示意图。

图5是本发明实施例3的定制脚踩组件的爆炸图。

图6是本发明实施例4的定制脚踩组件的结构示意图。

图7是本发明实施例4的定制脚踩组件的爆炸图。

图8是本发明实施例5的定制脚踩组件的爆炸图。

图9是图8中a处的内部填充结构示意图。

其中，1为主体部件，2为脚趾件，3为内拓趾件，4为外拓趾件，5为足心件，6为足弓件，7为足腰件，8为足跟件，9为足跟围件，10为防滑贴片，11为支撑层，12为透气孔，13为中底，14为大底，15为缓冲垫，16为一体化脚踩件，17为支撑贴片。

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所示的定制脚踩组件的制作方法，定制脚踩组件包括主体部件和3d打印制成的脚踩件，其中制作方法包括以下步骤：

(1)获取使用者的足部轮廓数据或/和生物力学数据；具体过程下如：

(1-1)使用三维扫描仪直接对使用者的足部进行扫描；

(1-2)采集使用者的静态足底压力分布数据；

(1-3)采集使用者的动态足底压力分布数据；

(1-4)采集使用者的足部受力轴线数据。其中，足部受力轴线为使用者小腿正中线是否与足跟纵轴线所形成的夹角，夹角为零则为正常；夹角不为零时，如足跟纵轴线向外侧形成夹角则为足外翻，向内侧形成夹角则为足内翻。

(2)根据使用者的足部轮廓数据，建立脚踩件的三维模型：根据使用者的足部轮廓数据、静态足底压力分布数据、动态足底压力分布数据和足部受力轴线数据建立脚踩件的三维模型。本实施例中脚踩件包括脚趾件、内拓趾件、外拓趾件、足心件、足弓件、足腰件、足跟件和足跟围件。在足底压力大的区域，脚踩件对应区域的高度低于其他区域，或者足底压力大对应的脚踩件区域采用的材料硬度低于足底压力小的区域，或者足底压力大的对应的脚踩件区域打印时其内部填充比例低于足底压力小的区域，根据足部受力轴线数据调整脚踩组件内外两侧的高度差，如足外翻者则内侧高度大于外侧高度，足内翻着则反之。

(3)选定3d打印方法和3d打印材料，具体的，在压力大区域3d打印方法选择法熔融堆积打印法(fdm)、光固化打印法(sla、dlp)或液态硅胶3d打印法中的任意一种。本实施例选择熔融堆积(fdm)打印方法；在压力小区域3d打印方法选择为熔融堆积打印法(fdm)、激光烧结打印法(sls)、多射流熔融打印法(mjf)或聚合物喷射打印法(polyjet)中的任意一种，本实施例选择熔融堆积打印法(fdm)。而打印材料方面，在压力大的区域选择硬度较低的聚氨酯弹性体(pu)、光固化聚氨酯、或硅胶，本实施例选择邵氏硬度小于90a的聚氨酯弹性体(pu)；在压力小的区域选择硬度较高的聚氨酯弹性体(pu)、聚酯弹性体(tpee)或尼龙弹性体(tpa)，本实施例选择硬度大于等于90a的聚氨酯弹性体(pu)。内部填充比例方面(填充比例100％为实心结构，0％为空心结构)，压力大的区域填充比例小于等于30％，压力小的区域填充比例大于等于30％。确定好3d打印方法和3d打印材料后，在主体部件上直接打印形成脚踩件。其中，直接打印的过程如下所述：

(3-1)将夹具安装于3d打印机打印平台的指定位置；

(3-2)将主体部件固定于夹具的指定位置；

(3-3)选择与脚踩件对应的3d打印机喷头，直接在主体部件相应的位置上进行3d打印。

所述主体部件的下面设有防滑贴片。此结构保证了使用者的舒适性，也提高了安全性。

所述的主体部件采用发泡工艺制作而成。此工艺成熟，制作方便，可大批量进行生产，降低成本，并且可提高舒适性和缓冲性能。同时，这主体部件可为根据人类足部尺寸做好的标准件。

为进一步提高舒适性，主体部件设有智能薄膜(或称之为功能薄膜)，所述智能薄膜与主体部件底面贴合，所述智能薄膜设有压力检测元件或/和发热元件。此智能薄膜为多层复合结构，面层和底层为柔性的高分子材料，中间层嵌入压力检测元件或/和发热元件。可用于监测使用者的足底压力分布情况，或/和具备加热功能。

本实施例适用于为足部有异常的人群定制矫形鞋垫，如足外翻、足外翻、高足弓、扁平足、足底局部压力过大等。

实施例2

本定制脚踩组件的制作方法除以下技术特征外同实施例1：如图3所示，脚踩件为足心件、足弓件、足腰件、足跟件和足跟围件这五个组件的组合。此这脚踩件采用相应的数据可根据使用人员的足部数据而决定选用。同时，足心件、足弓件、足腰件、足跟件和足跟围件均直接通过3d打印在主体部件上。在脚踩件与使用者足底贴合的上表面贴有纺织材料层。此设置可进一步提高舒适性。本实施例取消主体部件底部的防滑贴片，取而代之的是支撑层，支撑层具有防滑和支撑作用，支撑层采用聚氨酯弹性体(pu)、聚酯弹性体(tpee)或尼龙弹性体(tpa)，硬度为90a至98a。主体部件和脚踩件均设有透气孔。本实施例中主体部件、纺织材料层和支撑层均可作为批量生产的标准部件，缩短生产时间，且降低成本。

本实施例的定制脚踩组件适用于为足部正常的运动爱好者人群定制鞋垫，减少运动时足部的疲劳，支撑层起到稳定作用，减少运动时足部受伤的可能性。

实施例3

本定制脚踩组件的制作方法除以下技术特征外同实施例1：如图4和图5所示，取消防滑贴片，对主体部件和脚踩部件均进行表面打磨、抛光处理后，在脚踩件与使用者足底贴合的上面贴一层纺织材料层，并在主体部件的下面依次设置具有弹性的中垫和耐磨防滑的底垫。其中，中垫的水平截面形状成与主体部件的截面形状相同。其中，中垫采用发泡工艺制作，中垫的材料为发泡pu(聚氨酯弹性体)、发泡tpee(聚酯弹性体)或发泡eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)，硬度范围为85a至95a；底垫的材料为耐磨防滑橡胶。

本实施例的定制脚踩组件在适用于制作鞋底。

实施例4

本定制脚踩组件的制作方法除以下技术特征外同实施例1：主体部件长度较短，省略与脚趾件、内拓趾件和外拓趾件对应的前端部分。而脚踩件主有足心件、足弓件、足腰件、足跟件和足跟围件这五个。足心件、足弓件、足腰件、足跟件和足跟围直接打印在主体部件上。主体部件采用非发泡工艺制成，主体部件的材料为pu(聚氨酯弹性体)、tpee(聚酯弹性体)或eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)，硬度范围为80a至95a；取消防滑贴片，取而代之的是在主体部件足跟的一端贴覆缓冲垫，缓冲垫采用发泡工艺制作，材料为发泡pu(聚氨酯弹性体)、发泡tpee(聚酯弹性体)或发泡eva，硬度范围为80a至95a，同时取消智能薄膜。

本实施例适用于制作短鞋垫，制作周期更快，成本更低。

实施例5

本定制脚踩组件的制作方法除以下技术特征外同实施例1：如图8所示，脚踩件为一体化结构，可称之为一体化脚踩件，即将脚趾件、内拓趾件、外拓趾件、足心件、足弓件、足腰件、足跟件和足跟围件一体式设置。本实施例中的打印方法选用fdm(熔融堆积)打印方法，选用硬度为邵氏40a至98a的弹性体材料，如图9所示，设定内部填充比例变化范围和填充形状；本实施例选用硬度为80a的tpee(聚酯弹性体)材料，设定内部填充比例范围为20％至50％，填充形状为“#”形；具体的，足底压力大的区域填充比例低，足底压力小的区域填充比例高，即某个区域内部填充比例与其对应的足底压力呈反向比例关系。一体化脚踩件直接打印到主体部件上或者单独打印后贴合到主体部件上。主体部件下面设有支撑贴片。取消智能薄膜。

本实施例中的脚踩件，可形成底面、顶面及周向封闭而内部形成支撑的阵列式气囊结构，结构简单、打印快捷，又不会影响定制脚踩组件的功能性和舒适性。

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。