3D打印附壁效应内流道式防雾滑雪镜的制作方法

本发明涉及3d打印和滑雪护目镜领域，尤其涉及一种3d打印附壁效应内流道式防雾滑雪镜。

背景技术：

随着生活水平的提高，越来越多的人开始通过运动的方式来增强身体健康、丰富生活的趣味性，滑雪运动现在已经成为大家非常喜欢的一项运动。在滑雪运动时，阳光中的紫外线、冷风会直接刺激眼睛；溅起的积雪也会落入眼睛中；发生碰撞或者摔倒时会对脸部以及眼睛造成伤害；因此滑雪时需要佩戴滑雪镜以保护眼睛。

在滑雪时佩戴滑雪镜，脸部出汗形成的水蒸气遇到冰冷的镜面后会凝结形成雾气，影响滑雪者的视线。目前的防雾解决方案主要有：使用双层镜片、在滑雪镜内侧镀防雾镀膜，使用透气海绵。双层镜片之间可以形成密闭的空间，可以在一定程度上减少滑雪镜内外的热量交换，使得内侧的滑雪镜保持一定的温暖程度，降低起雾；防雾镀膜可以将出汗形成的水蒸气在形成雾气之前将水蒸气吸收掉；透气海绵透过水蒸气，将水蒸气散失到滑雪镜外面。

制作防雾镀膜需要用一些昂贵的设备，还需对防雾镀膜进行性能测试。使用模具制作镜框，生产完成之后，模具就会被废弃掉，浪费材料。双层镜片、防雾镀膜和透气海绵的使用无疑增加了制作滑雪镜的成本，增加工艺流程，增加生产周期。

本发明涉及的3d打印附壁效应内流道式防雾滑雪镜的硬件组成为镜框、镜片和弹力。在镜框上沿设置内流道，利用气流经过内流道进入滑雪镜内部时在镜面内侧上产生的附壁射流效应来防雾。使用fdm(熔融沉积制造)3d打印技术制作滑雪镜，可以将滑雪镜整体打印出来，更为关键的是内流道也能够根据原来的设计数据被准确打印出来，所需时间10个小时之内就可以完成。目前制作滑雪镜镜框所使用的材料，也能在fdm技术中得到应用。利用附壁射流效应进行防雾，不需使用防雾镀膜、双层镜片、透气海绵，减少制作滑雪镜的成本、缩短工艺流程，大大提高了生产周期。对于材料的利用率可以达到百分之百。

技术实现要素：

本发明的目的是采用3d打印这种新式的方案来解决滑雪镜起雾的问题，能够降低滑雪镜的制作成本、缩短制作周期。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种3d打印附壁效应内流道式防雾滑雪镜，包括镜片(1)、镜框(2)、弹力带(5)、镜框上沿(8)、镜框下沿(9)、镜框两端(10)、滑雪镜内部(11)、滑雪镜外部(12)、镜片外侧(13)和镜片内侧(14)；所述镜片(1)安装在所述镜框(2)上；所述镜框(2)和镜片内侧(14)包围的空间为滑雪镜内部(11)，剩余空间为滑雪镜外部(12)；

其特征在于，还包括内流道(3)、气流出口(4)、内流道外部气流入口(6)、内流道外部气流出口(7)；所述内流道(3)的两端分别为所述内流道外部气流入口(6)和所述内流道外部气流出口(7)；在所述镜框(2)上设置的所述内流道(3)，将所述的滑雪镜内部(11)和滑雪镜外部(12)连通在一起；所述内流道外部气流入口(6)将滑雪镜外部(12)和所述内流道(3)连通在一起，所述内流道外部气流出口(7)将滑雪镜内部(11)和所述内流道(3)连通在一起；所述气流出口(4)将滑雪镜内部(11)和滑雪镜外部(12)连通在一起。

进一步，所述内流道(3)设置在所述镜框上沿(8)上，所述气流出口(4)设置在镜框下沿(9)上。

进一步，所述内流道(3)为圆弧形通道，内流道(3)由截面为圆弧形的内流道(19)与截面为矩形的内流道(20)组合而成，截面为圆弧形的内流道(19)其截面为abdc，截面为矩形的内流道(20)其截面为bfed；内流道外部气流入口(6)高度ac、gh为1.7-2mm，上下两边缘的长度ag、ch为80-85mm；所述截面为圆弧形的内流道(19)的弧度，即弧线ab、cd的弧度，为75-90度；所述截面为矩形的内流道(20)的宽度bd、ef为1.2-1.5mm，高度de、bf为6.5-7mm；所述内流道外部气流出口(7)的边缘em与所述镜片内侧(14)的上边缘平行，距离为1-2mm。

进一步，所述气流出口(4)的宽度在1-2mm，贯通所述镜框下沿(9)。

进一步，所述弹力带(5)安装在所述镜框两端上(10)。

所述镜片安装于所述镜框上，所述弹力带安装于所述镜框两端上。

进一步地，在所述镜框上沿设置所述内流道，其中所述内流道一端的内流道外部气流入口将所述内流道与所述滑雪镜外部连通在一起，所述内流道外部气流出口将所述内流道与所述滑雪镜内部连通在一起。

进一步地，在所述镜框下沿上设置所述气流出口，所述气流出口连通了所述滑雪镜内部和所述滑雪镜外部。

进一步地，由于所述内流道、所述气流出口尺寸微小，采用模具的加工方式很难将其制作出来，因此所述滑雪镜的制作将采用3d打印的方式将其打印出来。

当外界空气经过所述内流道外部气流入口进入内流道，经过所述内流道外部气流出口进入所述滑雪镜内部后，由于附壁射流效应，进入到所述滑雪镜内部的空气能够附着在所述镜片内侧流动，从而在所述镜片内侧形成一道气帘，脸部散发的湿热气体遇到气帘后，会与气帘混合在一起流动，经过所述气流出口流出滑雪镜，从而有效达到了镜面防雾的作用。

通过使用ansys数值模拟软件对所述3d打印附壁效应内流道式防雾滑雪镜的防雾效果进行模拟计算，结果证明，使用所述内流道来进行防雾是可行的。

在对所述3d打印附壁效应内流道式防雾滑雪镜的防雾效果进行模拟时，空气经过所述内流道流入所述滑雪镜内部，在经过所述气流出口流出滑雪镜，因此模拟对象为所述内流道、滑雪镜内部和气流出口这三部分构成的区域，而所述镜框、镜片、弹力带不参与模拟计算。因此对所述内流道、滑雪镜内部、气流出口这三部分构成的区域进行提取，提取后的区域截面形状如图4所示。经过模拟计算后的速度云图如图5所示。

在图4中，(15)与(18)的水平最大距离为30mm。速度云图显示，流动的气流在所述镜片内侧(14)与所述滑雪镜内部(11)的交界面(15)上形成了10mm厚的气帘，气体的流动速度小于0.2m/s。因此，模拟计算的结果表明，使用所述内流道来进行防雾是可行的。

对于滑雪镜的制作，将采用3d打印的方式将其整体打印出来。内流道这一毫米级的结构，使用3d打印技术也可以精准的制作出来；利用3d打印技术制作滑雪镜，能够节省成本，缩短制作周期，在10个小时之内就可以打印出来，对于材料的利用率可以达到百分之百。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为3d打印附壁效应内流道式滑雪镜示意图；

图2为内流道示意图；

图3为3d打印附壁效应内流道式滑雪镜剖面图；

图4为内流道、滑雪镜内部、气流出口这三部分构成的区域示意图。

图5为模拟计算后的速度云图。

备注一：

15所述镜片内侧(14)与所述滑雪镜内部(11)的交界面；

16所述镜框下沿(9)与所述滑雪镜内部(11)的交界面；

17所述镜框上沿(8)与所述滑雪镜内部(11)的交界面；

18所述滑雪镜内部(11)与所述滑雪镜外部(12)的交界面；

19圆弧形内流道，截面为abdc；

20矩形内流道，截面为dbfe。

备注二：所述内流道外部气流入口(6)的两边缘ag、ch与所述内流道外部气流出口(7)的两边缘fn、em都是弯曲的曲线。为了显示效果，边缘ag、ch、fn、em在图1中的弯曲程度并没有表示的特别明显。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明。

结合附图1-5所示，本发明公开的3d打印内流道式防雾滑雪镜，包括镜片1、镜框2、内流道3、气流出口4、弹力带5、内流道外部气流入口6、内流道外部气流出口7、8镜框上沿、镜框下沿9、镜框两端10、滑雪镜内部11、滑雪镜外部12、镜片外侧13、镜片内侧14。

镜框2分为镜框上沿8、境况下沿9、镜框两端10三部分。在镜框上沿8上设置内流道3，内流道3的两端分别为内流道外部气流入口6、内流道外部气流出口7；在镜框下沿9上设置气流出口4。

镜片1安装在镜框2上，镜片1分为镜片内侧14、镜片外侧13两部分。镜框2与镜片内侧14构成的空间为滑雪镜内部11，其余空间为滑雪镜外部12。

内流道外部气流入口6将内流道3和滑雪镜外部12连通在一起，内流道外部气流出口7将内流道3和滑雪镜内部11连通在一起。气流出口4将滑雪镜内部11和滑雪镜外部12连通在一起。

弹力带5的两端安装在镜框两端10上。

由于内流道外部气流出口7与镜片内侧14有一定水平距离，因此当外部气流通过内流道外部气流入口6流经内流道3，再经过内流道外部气流出口7进入滑雪镜内部11后，外部气流会贴附在镜片内侧14上流动，在镜片内侧14上产生一道气帘，从而形成附壁射流效应。脸部散发的湿热气体遇到气帘后，会与气帘混合在一起流动，经过气流出口4流出滑雪镜，从而有效达到了镜面防雾的作用。

本发明结构简单，整体由镜框、镜片和弹力带组成。只需要在镜框上沿上设置一些能够产生附壁效应的内流道，即可实现防雾的目的，因此本发明实用性极强。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。