用于制造运动服装的缓冲元件的模具的制作方法

本发明涉及一种模具插件(mold insert)，其在用于制造运动服装的缓冲元件、特别是用于制造鞋底或鞋中底的模具中使用，其中缓冲元件由膨胀材料的颗粒制造，并且其中电磁场用作能量载体以熔合颗粒表面。本发明还涉及一种使用这种模具插件的模具。本发明还涉及一种使用优化方法构造这种模具插件的方法，以及一种制造以这种方式构造的模具插件的方法。此外，本发明涉及一种由膨胀材料的颗粒制造用于运动服装的缓冲元件、特别是鞋底或鞋中底的方法，其中电磁场用作能量载体以熔合颗粒表面，并且其中该方法使用这种模具。本发明还涉及通过这种方法制造的缓冲元件，特别是鞋底或鞋中底。

背景技术：

1、近年来，已经发现使用颗粒泡沫材料，即由膨胀塑料材料的单个颗粒制成的材料，可以用于制造运动服装的缓冲元件，特别是制造运动鞋的鞋底。特别地，已经考虑使用膨胀热塑性聚氨酯(etpu)颗粒用于制造鞋底，所述颗粒通过在模具内使它们经受加压蒸汽而在其表面处熔合(在本领域中通常称为“蒸汽箱模制(steam chest molding)”)。在这种背景下，使用etpu颗粒是有利的，因为使用etpu颗粒可以使鞋底具有低重量、良好的温度稳定性和对于跑步期间鞋底变形所施加的能量而言小的滞后损失，即，对鞋的穿着者的良好的能量回弹性。

2、然而，为了获得高质量的尺寸稳定的部件，还必须向部件的内部提供热能以获得颗粒之间的足够的熔合度。对于由蒸汽提供的热能(或者，甚至更糟地，当使用液体粘合剂材料时，这也已经被考虑)，这仅在模具中的颗粒达到一定厚度和堆积密度并且超过一定的“阈值”厚度或密度才是可能的，蒸汽箱模制通常会导致缺陷，特别是在部件的内部。

3、使用蒸汽作为能量载体的另一个缺点是储存在蒸汽中的大部分能量可能加热模具而损失，而不是供给到颗粒表面。一方面，这可能需要较长的预热阶段，直到模具(通常由金属材料制成)被加热到饱和温度，另一方面，这可能延迟熔合部件的稳定和冷却，因为模具可能已经储存了延迟冷却的大量热能。此外，由于传统模具的尺寸通常较大，这导致模具的缓慢加热和显著的伴随能量消耗。因此，该方法可能是拖延的并且能量效率非常低。

4、为了解决这些缺点，因此已经考虑了除了加压蒸汽之外的能量载体。特别地，de102015202013 a1和ep 3053732 a1中描述了一种制造运动服装的缓冲元件的方法，其包括用包含膨胀材料颗粒的第一材料装填模具，并通过以至少一个电磁场的形式提供能量来熔合颗粒表面。

5、然而，这两个申请中公开的方法仍然留有改进的空间，因为它们还没有充分考虑特别是现代性能鞋类，如跑鞋，通常包括的部件的复杂几何形状，特别是当涉及它们的鞋底和鞋中底时。这些部件的复杂几何形状又对制造设备和制造方法提出了非常高的要求。对于在鞋底和鞋中底中使用颗粒泡沫材料的情况，这意味着必须确保对于在厚度、曲率、轮廓等方面具有显著变化的鞋底几何形状，在鞋底的所有区域和整个鞋底内部必须确保颗粒表面之间的均匀且稳定的连接。利用已知的方法和机器，这可能是难以实现的，或者在一些情况下甚至是不可能实现的。

6、基于所述的现有技术，因此本发明的问题是提供用于由膨胀材料的颗粒制造运动服装的缓冲元件并且使用电磁场作为能量载体的改进的工具和方法，其允许制造具有复杂几何形状的高质量产品。本发明所解决的另一个问题是提供制造这种工具的改进方法。

技术实现思路

1、本发明的不同方面处理了上述问题，并且至少部分地解决了上述问题。

2、本发明的第一方面涉及一种模具插件。在一个实施例中，提供了用于制造运动服装的缓冲元件，特别是用于制造鞋底或鞋中底的模具中的模具插件，其中缓冲元件由膨胀材料的颗粒制造，并且其中电磁场用作能量载体以熔合颗粒表面。模具插件已经使用增材制造方法制造，并且模具插件适于至少部分地基于缓冲元件的几何形状局部地调整模具的模腔内部的电磁场的场强。

3、与使用蒸汽相比，使用电磁场(在下文中为了简明有时简称为“场”)，特别是电磁辐射作为膨胀材料颗粒的熔合中的能量载体的一个优点是，通过电磁场的能量提供不与质量转移联接。因此，电磁场(在某些条件下，例如，模具不完全或主要由金属或另一种导电材料制成)可以更容易地渗透正在模制的部件的内部，并且因此导致整个部件中的颗粒的均匀且一致的熔合。一般而言，电磁场导致颗粒和颗粒表面的介电加热，然后颗粒和颗粒表面熔合在一起以形成模制部件。

4、对于具有“规则”几何形状的部件，如具有贯穿始终的恒定厚度的简单材料板并且仅使用一种材料，例如膨胀材料的颗粒，材料的表面，例如所有颗粒的表面将非常均匀地加热，导致贯穿板的均匀且一致的熔合。

5、然而，对于诸如具有复杂几何形状的缓冲元件的部件，例如，在现代性能鞋中经常遇到的鞋底，情况变得更加复杂。由于缓冲元件的复杂几何形状，制造缓冲元件的模腔的区域也将具有变化的厚度、曲率、轮廓等。这通常会使透过模具和模腔的电磁场失真，并导致某些区域的场强增大，而其它区域可能遭受“稀释”，即，电磁场的场强减小。由于电磁场中的能量密度为(不考虑磁贡献(magnetic contribution)，并且其中是电场，是电位移场)，这意味着与场强减小的区域相比，向场强增大的区域中的颗粒提供更多的能量。这会导致颗粒表面的不均匀且不一致的熔合，并最终导致有缺陷的且不可接受的最终产品。

6、为了解决这个问题，本发明的模具插件以至少部分地补偿这种影响的方式成形。原则上，在这点上两种选择是可能的：

7、首先，模具插件可以以这样的方式放置到模具中，即，它局部地调节模腔内部的场强而不影响模腔的几何形状。例如，插件可以“夹”在模具的其它部分之间。

8、第二，模具插件不仅可以局部地调节模腔内部的场强，它本身还可以限定模腔的至少一部分。例如，模具插件可以被布置为直接邻近模腔并且形成模腔的壁的一部分(或者其可以至少限定模腔的一部分的几何形状，但是例如被另外的材料层进一步涂覆或覆盖)。

9、在任何情况下，在模具插件和所制造的部件的几何形状之间存在相互作用，所述部件例如为上述缓冲元件。相互作用使得模具插件考虑到缓冲元件的几何形状(以及因此模腔的几何形状)，并且模具插件特别针对该几何形状并且根据需要调节电磁场，以获得膨胀颗粒的期望熔合。这是“至少部分地基于缓冲元件的几何形状”来调节电磁场的含义。当然，通常也必须考虑其它因素，如模具其余部分的几何形状和材料和/或所使用的电磁场的种类。因此，调节将仅“部分地”基于缓冲元件的几何形状。然而，模具插件是针对给定缓冲元件的特定几何形状定制的，并且不同的发明模具插件通常将用于不同的部件几何形状。

10、在这方面必须考虑的另一个因素是所使用的颗粒的种类。尽管模具插件最初可以被设计成以期望的方式(例如，作为模具插件的设计中的一阶近似)调整空的模腔中的电磁场，但最终目标是在模具的填充状态中根据期望调整场，因为在该状态下电磁场将其能量传递到颗粒表面以用于它们的熔合(并且通常还传递到它们的总体积)。由于颗粒本身具有某些介电性质，例如，其通常随制造颗粒的不同基础化合物而变化，因此在模具插件的设计中应有利地考虑这些性质，以便在实际熔合过程期间电磁场在整个填充的模腔中具有所需的分布。

11、用于缓冲元件的膨胀材料的颗粒可以包括以下材料中的至少一种：膨胀热塑性聚氨酯(etpu)、膨胀聚酰胺(epa)、膨胀聚醚嵌段酰胺(epeba)；膨胀聚丙交酯(epla)；膨胀聚对苯二甲酸乙二醇酯(epet)；膨胀聚对苯二甲酸丁二醇酯(epbt)；膨胀热塑性聚酯醚弹性体(etpee)。

12、例如，对于制造鞋底的用途，etpu、epeba和/或epa的颗粒已经证明是有利的，因此可以用于本发明的上下文中。

13、为了允许期望的调整，利用增材制造工艺来创建模具插件是特别合适的。增材制造工艺允许不仅对模具插件的一般几何形状而且对其内部进行微调控制，这在向电磁场提供期望的“变形”方面可以起到重要作用。此外，现代增材制造工艺允许在非常短的时间范围内并在现场制造部件，使得产品开发过程不会由于必须等待制造工具的制造或重新制造/适配而停止(至少不会很长)，这通常常常将工艺延迟数天或甚至数周。

14、设计用于增材制造的模具插件可涉及一个或若干选项和方法，其中组合当然也是可能的。由于使用了增材制造的事实，最简单的情况是简单的尝试法，由于从提供模具插件的设计直到制造完成的模具插件所花费的时间短，因此该方法是可行的。第二种方法是使用对通过模具，特别是模具插件和模腔的电磁场分布(例如局部场强)的计算机模拟。

15、设计模具插件的一种可能性可以使用(填充的)模腔中的电位移场的期望目标分布作为起始点。如从标准电动力学中所知，在宏观水平上和在介电材料内部，电位移场描述了外部施加的电场和由外部场在介电材料内部引起的极化效应的组合效应，并且在这个意义上，电位移场表示材料内部的“有效场”。因此，在本发明的上下文中，为了指定模具插件的设计目标，电位移场是要考虑的合适的量。然而，其它“目标函数”(例如，电场的期望分布)也是可能的。

16、如下文进一步描述的，模腔内部的场强的局部调整可(例如，至少部分地)由模具插件的(相对)介电常数的局部变化引起，所述介电常数的局部变化又可受模具插件的材料的密度的局部变化影响。此外，在模具插件的不同部分和区域中使用的材料或材料混合物也能够影响模具插件的介电常数，并且因此影响模腔内部的场分布。

17、如也在下面进一步详细描述的，使用增材制造方法(例如，3d打印或沉积技术)制造模具插件，其通常涉及控制材料被供应到增材制造设备的“打印头”的填充或进料率，以及用于模具插件的增材构建过程的材料的组成。

18、因此，用于设计模具插件的优化过程可以基于作为输入参数的填充或进料率以及材料组成或“混合规则”，以及作为设计目标的上述目标函数，例如，(填充的)模腔中的期望的电位移场为了执行优化，(目前还未知的)模具插件的结构或形状可以例如离散成单元或像素的网格，并且在每个网格位置处，通过使用介电加热方程计算由网格位置上的局部密度的给定分布产生的模腔内的场分布(除了局部密度之外的其他物理参数也可以被包括在优化过程中)，模具插件的局部密度作为填充率和混合规则的函数可以被改变和优化。通过改变网格上的密度分布，可以研究对模腔内的所得场分布的影响，并且因此可以选择或确定最佳配置(例如，通过最小化“能量函数”)。由于局部密度又被指定为填充率和混合规则的函数，因此作为优化过程的结果获得的密度分布最终可被转换成一组参数和指令，其允许通过使用增材制造方法来制造优化的模具插件或结构。

19、在任何情况下，一旦在计算机上创建了设计，例如，它可以被快速地制造，然后通过在实际机器上的测试运行来验证，并且如果需要，随后进一步调整或改变。由于使用增材制造工艺，从第一设计到可接受工具的整个过程可以在几周或甚至几天的短时间段内完成是可能的。

20、特别地，模具插件可以适于在缓冲元件的制造期间增加整个模腔中的场强的均匀性。

21、由于电磁场中的能量密度为(再次省去磁贡献)，均匀的场强将促进整个缓冲元件中的颗粒的均匀熔合，使得使场均匀化特别适合于获得整个颗粒表面一致且均匀熔合的缓冲元件。

22、另一方面，通过颠倒该论点，也清楚的是，模具插件可以用于在场分布中产生特定区域(例如，场强的局部值)，在该区域中将发生增加或减少的熔合量(假设在各处使用相同的颗粒；否则颗粒的变化的组成也将对熔合量有影响)。这对于提供具有不同性能特性(例如刚度)的缓冲元件的不同区域是期望的。

23、模腔内场强的局部调整可以至少部分地由模具插件的介电性质的局部变化引起。

24、当然，首先，模具插件的介电性质的变化通常将改变模具插件自身内部的场。然而，与无限尺寸的板式电容器的理想情况相反，其中在该板式电容器中插入了介电材料板，并且由于在介电材料板的表面处形成了“恰好适量”的极化电荷，介电材料外部的场保持不变，在具有通常复杂几何形状的有限尺寸的模具插件的情况下，对模具插件本身外部的电磁场，特别是模腔内的电磁场也有影响。特别地，如果模具插件被布置成直接邻近模腔的壁或者甚至形成模腔的壁的一部分，则这是真的。在这个意义上，模具插件可以被认为是电磁场的“介电透镜”，其改变其在整个模腔中的分布。

25、特别地，在模腔内部的场强的局部调整可以至少部分地由模具插件的介电常数的局部变化引起。

26、如本领域技术人员所理解的，模具插件的介电常数对模具插件内部的场强具有直接影响(对于施加到模具的恒定“外部”场)，并且由于上述效应，也将影响模腔内部的场分布(例如，场强的局部值)。使用介电常数作为“控制旋钮”来影响场分布的另一优点是具有各种介电常数值的材料是已知且可用的，使得通过在增材制造工艺中选择和/或组合不同材料，以这种方式可以进行很大程度的调整和适配。

27、模具插件的介电常数的局部变化可至少部分地由模具插件的材料的密度的局部变化引起。

28、除了使用具有不同固有介电常数值的不同材料之外，使用介电常数来调节场的另一个优点是，可以在模具插件的不同区域中使用相同的材料，但是具有不同的密度，以获得期望的影响。密度可以是在模具插件的技术上尽可能小的区域中测量的“严格局部”密度，例如，具有1mm长度的边的样品立方体的密度，或者它可以是在大距离尺度上测量的“平均”密度，例如，从具有例如5mm长度或10mm长度的边的样品立方体确定的密度的平均值。由于增材制造用于制造模具插件，因此这种密度变化进一步相对容易实现，使得这两个方面的组合是特别有利的。

29、例如，获得模具插件的材料的密度的这种局部变化的一种方式是通过在材料内包含气腔。产生复杂分布的气腔的能力是使用用于模具插件的增材制造的特别优点。因此，包括这种气腔是本发明提供的一个重要选择，以局部地调整材料密度，并因此调整介电常数，并因此调整模腔内的场分布。

30、通常，模具插件的材料的较高密度导致模具插件的较高介电常数。

31、模具插件的材料的局部密度可以在0.4g/cm3和1.7g/cm3之间。

32、对于下文更详细讨论的可用于本发明模具插件的增材制造的材料，这些值一方面在技术上可实现而没有太多困难，并且另一方面导致模具插件例如在模具本身的加热和对模腔内部的场的影响程度之间达到有利的折衷。如果密度太低，模具插件通常将不会充分加热，这将不利于熔合，并且如果密度太高，模具插件将加热太多，并因此，例如，不必要地延长熔和和随后的冷却/固化过程。

33、例如，局部介电常数的适当值可以在1和20之间。

34、可替代地或附加地，模腔内场强的局部调整可以至少部分地由模具插件的介电损耗因子的局部变化引起。

35、与介电常数变化的情况相反，模具插件的介电损耗因子的局部变化可能不会(或仅在更有限的程度上)对场分布具有直接影响，特别是在模具插件外部和在模腔内。然而，模具插件的介电损耗因子的局部变化可能导致不同程度的能量吸收，并因此导致模具插件的不同区域的加热。由于介电常数通常是温度的函数，所以模具插件的不同区域的这些不同程度的加热可引起介电常数的局部变化，其接着可引起也在模具插件外部，特别地在模腔内的场的局部调整。

36、另一方面，由于加热程度不同，因此以热辐射形式散发到模腔中的能量程度不同，模具插件的介电损耗因子的局部变化也可以对颗粒表面的熔合具有更直接的影响。模具插件越靠近模腔布置，这种影响通常越显著，并且与布置在缓冲元件内部或不同侧的颗粒相比，这种影响通常也对布置在缓冲元件表面并面向模具插件的颗粒的熔合具有更大的影响。因此，该过程可以有意地用于例如为缓冲元件的区域的表面层提供特定的性质。例如，缓冲元件的表面层中的颗粒可以在与模具插件的一部分相邻的区域中更强烈地熔化，在该区域中，其具有高的介电损耗因子并且因此将大程度的热量散发到模腔的方向中。例如，这种更强烈地熔化的颗粒在冷却之后可以为缓冲元件的相应区域提供增加的刚度。

37、此外，虽然通常要避免由模具的不期望的加热引起的过多的能量损耗，但是可能期望模具并且特别是模具插件的一定程度的加热。这种预热可用于在膨胀材料的颗粒实际熔合之前对其进行预热，这可拓宽加工窗口(processing window)并通常有利于熔合过程。

38、例如，模具插件的局部介电损耗因子可以在0.01和0.10之间，特别是在0.01和0.07之间。

39、该范围已被证明是合适的，因为它在模具插件的能量吸收水平和模具插件的足够加热以促进熔合之间提供了良好的折衷，即一方面模具插件不吸收太多的能量，另一方面模具插件足够加热以促进如上所述的颗粒表面的熔合。

40、其它值也是可能的，然而其可以高达0.3。例如，在模具插件的结构中使用聚偏氟乙烯(pvdf)，也称为聚偏二氟乙烯，也可以实现0.2或甚至更高的值。这可以允许例如对模腔的部分或位置中的场分布进行特别“明显的”修改，在该模腔的部分或位置中，这是必要的或被认为是有利的。

41、如已经提到的，模具插件可以邻近模腔布置，并且因此影响模腔的几何形状。具体地，在这种情况下，介电损耗因子的局部变化然后也能够影响在缓冲元件的制造期间与模腔相邻的模具插件的表面的表面加热的量。

42、因此，模具插件可以起双重或甚至三重作用，因为它不仅影响电磁场的分布，而且还用来(部分地)限定缓冲元件的几何形状，并且甚至可以影响模腔内部的温度，这是熔合过程中的重要参数。

43、例如，用于模具插件的增材制造方法可以包括以下方法中的至少一个：3d打印；基于微熔滴的方法；基于粉末床(powder-bed)的方法；立体光刻，sla；选择性激光烧结，sls；选择性激光熔化，slm；连续液体界面制造(continuous liquid interface production)，clip；熔融沉积成型，fdm；数字光处理，dlp；多射流成型(multi jet modeling)，mjm；多射流(polyjet)方法；胶片转印成像方法(film transfer imaging method)，fti；电子束熔炼，ebm；电子束增材制造，ebam；减材快速原型(subtractive rapid prototyping)，srp。

44、下列材料中的至少一种可以用于模具插件：陶瓷填充树脂；氰酸酯；聚乳酸/聚丙交酯，pla；丙烯腈丁二烯苯乙烯，abs；聚酰胺6/尼龙6，pa6；聚酰胺66/尼龙66，pa66；聚酰胺12/尼龙12，pa12；聚醚醚酮，peek；粘合剂体系；环氧树脂；uv固化热固性材料。

45、不同方法和/或不同材料的组合也是可能的。

46、电磁场可以以30khz至300mhz频谱的射频部分的电磁波的形式，或以300mhz至300ghz频谱的微波部分的电磁波的形式，特别是以25至30mhz范围内的频率的电磁波的形式提供能量以熔合颗粒表面。

47、由于许多原因，使用这些种类的辐射是有利的。首先，射频和微波发生器都是商业可获得的，并且可以以相对较小的努力实现到制造工具中。此外，可以将射频或微波辐射大致聚焦到模腔上，使得该方法的能量效率增加。此外，可以容易地改变射频或微波辐射的强度和频率，并使其适应于相应的要求。特别地，使用频率在25至30mhz范围内的辐射在本发明的上下文中已经证明是有利的。与关于本发明的模具插件的上述材料和机制组合，此频率范围允许对模腔内的场分布的良好控制。

48、缓冲元件尤其可以是用于鞋的鞋底，更特别是鞋中底。

49、如上所述，目前鞋底，特别是鞋中底通常具有相当复杂的几何形状。在制造这种元件中使用本发明的模具插件特别地实现了本发明的优点。

50、本发明的另一方面涉及一种模具。在一个实施例中，提供了一种用于由膨胀材料的颗粒制造运动服装的缓冲元件的模具，其中电磁场用作能量载体以熔合颗粒表面。模具包括本发明的模具插件的实施例。

51、不言而喻，在本技术中关于模具插件描述的所有特征、特征组合、选项和可能性也可以应用于完全模制工具的情况，并且也可以应用于本文描述的制造方法中。

52、在一个实施例中，模具包括至少两个模具部分，并且两个模具部分中的每一个包括用于提供电磁场的电极。将模具插件放入两个模具部分中的一个中，并且两个模具部分可以在第一方向上彼此相对移动以打开模具，以允许向模具中装载颗粒，并且两个模具部分还可以在第二方向上彼此相对移动以闭合模具，以便在电极之间形成模腔。

53、这种设置允许模具插件的容易更换和模具的一般操作。特别地，在模具插件至少部分地还限定模腔的几何形状的情况下，相同的整体工具可以与不同的模具插件一起使用，以用于制造多个不同的缓冲元件。

54、也可以使用完全包围模腔的模具插件，例如具有第一部分(例如顶部部分)和第二部分(例如底部部分)的模具插件，第一部分和第二部分被放入两个模具部分中(例如使用具有上模具部分和下模具部分的模具)。

55、然而，还提到的是，该工具本身可以被调整以适于制造特定类型或种类的缓冲元件，例如特定类型的鞋中底。特别地，一个或两个电极的几何形状可以是这样的，即所产生的电磁场已经基本上被调整用于制造鞋中底(或一些不同类型的缓冲元件)，并且然后使用本发明的模具插件在更精细的水平上进一步调整电磁场，例如，考虑到不同的鞋号、鞋底所期望的不同的过度内旋/内旋不足保护特性、不同的附加鞋底元件，如可以包括或不包括在鞋底中的扭杆等。

56、例如，上述两个模具部分或它们的至少一部分可以包括作为电极的电容器极板，其可以布置在模具部分的内侧上(即，在部分的面向模腔的一侧上)。这些模具部分可以由分层结构构成，例如基板、限定至少部分模腔的模板和在模板内侧(即面向模腔的一侧)的绝缘层。电容器极板也可以包括在这种分层结构中。其它分层结构也是可以想到的。

57、在一个实施例中，模板和/或电容器极板的厚度是变化的。例如，通过改变模板和/或电容器极板的厚度，可使模具部件形成轮廓。这允许对在加工模具(tooling mold)中待施加到鞋中底(或一些不同类型的缓冲元件或部件)的能量进行微调。调节电容器极板可以是优选的，因为它可以允许保持相同的模板，这可以比调节模板本身更经济。

58、当然，通过使用本发明的模具插件以及两个“标准”电极，也可以单独地(但可以在较小的程度上)实现对这些因素的适应性，所述两个“标准”电极不是专门地适合于特定产品或产品类别。在这个意义上，使用本发明的模具插件也可以帮助扩大标准模制工具或模具组件的适用性领域。

59、本发明的另一方面是通过使用增材制造工艺制造本发明的模具插件的方法提供的。该方法可以包括如上所述的模具插件的结构的优化过程，其中指定目标函数并且优化模具结构以满足由目标函数提供的规格。特别地，优化过程可以采用填充率以及用于模具插件的增材制造工艺的材料组成或混合规则作为输入参数，并且(填充的)模腔中的期望的电位移场作为设计目标。为了执行优化，(目前还未知的)模具插件的结构或形状可以离散成单元或像素的网格，并且在每个网格位置处，通过使用介电加热方程计算由网格位置上的局部密度的给定分布产生的模腔内的场分布，模具插件的局部密度作为填充率和混合规则的函数可以被改变和优化。然后，优化的局部密度分布可以被转换成增材制造机器使用的一组参数和/或指令，以使用确定的填充率和混合规则来创建模具插件。

60、下面将详细解释上述模具插件的结构的优化过程的示例性实施方式：

61、可以构造用于介电加热过程的加工模具的增材制造版本。在该加工模具内，可以使包含多个不同高度、宽度和材料密度的模具插件的增材制造结构的复杂3d形状成形以形成模腔。在该模腔内，可以制造由膨胀热塑性弹性体(etpe)制成的部件，例如用于上述缓冲元件的膨胀热塑性聚氨酯(etpu)的颗粒。增材制造的加工模具本身可以包括导电铝电极，例如阳极和阴极，以及围绕部件的材料的电介质模具插件材料。

62、最初，可以以100％的材料填充率印刷电介质模具插件，即，电介质模具插件可以由全密度的所选电介质模具插件材料形成。例如，可以使用聚乳酸/聚交酯，pla；丙烯腈丁二烯苯乙烯，abs；聚酰胺6/尼龙6，pa6；聚酰胺66/尼龙66，pa66；聚酰胺12/尼龙12，pa12；聚醚醚酮，peek；聚对苯二甲酸乙二醇酯，pet；pe材料；聚四氟乙烯，ptfe；粘合剂体系；环氧树脂；uv固化热固性材料。

63、在通过使用提供有其它相关工艺参数(例如由电磁场发生器产生的所提供的a/c电压的频率和施加在阳极和阴极之间的电压值)的有限元方法(fem)模拟方法检查该加工模具结构的性能时，可以基于麦克斯韦方程计算介电模具插件材料内和部件材料内出现的电场强度。这种初始计算可以揭示电场强度的不均匀分布，由此部件内的电场强度可以在部件材料的较低材料密度的区域中表现得最高，并且可以相应地在高材料密度的区域中表现得较低。

64、为了平均所观察到的出现的电场强度的差异，根据本技术的优化过程可以用于设计增材制造的电介质模具插件的拓扑。这里，可以计算在模腔内的部件上的归一化电场分布的体积积分函数。该值可以由eav表示。对于对应的归一化场分布中的每个点，可以应用以下目标函数phi，

65、

66、其中epp可以是对于模腔中的每个无穷小的点计算的电场强密度。为了优化介电模具插件内出现的材料密度，拓扑优化密度模型可以应用于模具插件几何形状的所有这样的体积区域。域控制变量可以在节点或元件上离散化，并且可以引入虚构材料以便以隐含的方式说明材料边界。然后可以构造插值，使得无论控制变量在何处可以等于一，都可以求解物理控制方程，而当控制变量可以等于零时，可以求解与虚构材料相关联的方程。插值可以是物理性质特有的，并且可以被构造为使得控制变量的中间值可以是次优的。

67、通过应用利克奈克方程，通过以下方程得到目标优化域的块体材料介电常数：

68、

69、其中vi是第i个成分的体积分数，εi是第i个成分的介电常数，n是部件材料中的全部成分的数量，并且等式中的总体积分数由给出，用于有限元方法模拟的模具插件材料模型可以在优化迭代期间被修改，以产生模具插件材料的介电常数值的变化。根据上述优化过程的输出密度模型值(0≤θc≤1)，模拟模型可以针对优化周期的每次迭代产生介电场强度的积分解。

70、优化方法的终止可以通过收敛到该解的设定最优公差(set optimalitytolerance)或者通过达到模型评估的设定最大次数来发生。上述优化过程的最终结果可以是跨介电模具插件材料的密度图，产生跨介电模具插件材料的体积积分的每个点的上述拓扑优化密度模型变量的值，这继而可以基于由上述用于目标优化域的块体材料介电常数的利克奈克方程表示的关系来创建源材料模型性质的局部修改。

71、优化过程的成功可以通过使用作为上述优化过程的密度模型的输出而获得的材料矩阵的修改的材料介电常数计算跨越部件的模腔的电介质场强度，并且将该场强度与原始目标函数phi进行比较来评估。

72、本领域技术人员将理解，该示例实现仅是根据本技术的优化过程的一种方式，并且也可以应用其它方法、算法或途径。

73、本发明的又一方面涉及一种用于运动服装的缓冲元件的制造方法，特别是鞋底或鞋中底。在一个实施例中，提供了一种用于由膨胀材料的颗粒制造运动服装的缓冲元件的方法，其中电磁场用作能量载体以熔合颗粒表面，并且其中该方法使用本发明的模具的实施例。

74、本发明的其它方面涉及一种缓冲元件，特别是用本发明的制造方法的实施例制造的鞋底或鞋中底，以及一种包括这种鞋底或鞋中底的鞋，特别是运动鞋。

75、如上所述，通过使用本发明的模具插件，可以制造具有复杂几何形状的缓冲元件，其仍然在整个颗粒之间具有期望的熔合和连接，因为模具插件允许在模腔内和在模制过程中以这样的方式调节和适应电磁场的分布(例如，局部场强)，使得以受控的方式局部地实现期望的熔合程度。这可以提供优于已知方法的显著优点，在已知方法中不使用这种模具插件，在已知方法中这种局部控制可能是困难的或者甚至是不可能的。