3D打印缓震结构以及应用该结构的鞋底制造技术

本实用新型专利技术公开了一种3D打印缓震结构以及应用该结构的鞋底，3D打印缓震结构由多个3D打印的镂空晶格结构单元填充而成。镂空晶格结构单元由多个形似鸟类骨骼骨的小梁相连组成均匀多孔的蜂巢状规则结构，小梁粗细为2～4mm，镂空晶格结构单元的直径为5～15mm。鞋底的空腔内由多个镂空晶格结构单元填充。多个镂空晶格结构单元连接成立体形状的圆角长方体网格，圆角长方体网格周期性排列成连续网格结构，形成三维连续体结构。具有能够吸收冲击能量并减轻冲击负载的功能，并基于足底压力分布将该结构应用于鞋底，而且还可实现支撑、透气、适足、轻量化等不同功能，可为不同体育项目、不同运动特点的使用者提供最合理的力学反馈，作为缓震和回弹的晶格支持使用者完成技术动作，为人体运动提供支持并保护运动爱好者免于运动损伤。

3-D printing shock absorber structure and sole for its application

The utility model discloses a 3-D printing shock absorber structure and a sole applying the structure. The 3-D printing shock absorber structure is filled by a plurality of 3-D printing hollow lattice structural units. The hollow lattice structure unit consists of several beams like bird skeleton, which are connected to form a uniform and porous honeycomb-like regular structure. The diameter of the beams is 2-4 mm, and the diameter of the hollow lattice structure unit is 5-15 mm. The cavity of sole is filled by several hollow lattice structure units. A number of hollow lattice structural units are connected to form a body-shaped circular rectangular grid, which is periodically arranged into a continuous grid structure to form a three-dimensional continuum structure. It can absorb impact energy and reduce impact load. Based on the distribution of sole pressure, the structure can be applied to sole. It can also achieve different functions such as support, ventilation, adequacy and lightweight. It can provide the most reasonable mechanical feedback for users of different sports events and different sports characteristics. As a lattice of shock mitigation and rebound, it can support users to complete technical actions. Provide support for human sports and protect sports enthusiasts from sports injuries.

【技术实现步骤摘要】
3D打印缓震结构以及应用该结构的鞋底
本技术涉及一种运动鞋，尤其涉及一种3D打印缓震结构以及应用该结构的鞋底。
技术介绍
运动鞋制作是一种技术密集型的生产链，其涉及设计、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。目前，大部分常见的运动鞋都采用包含泡沫材料的鞋底。例如，由乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)或聚氨酯(PU)制成的泡沫会针对鞋底中出现的载荷提供出色的缓冲性能，因此被用作位于鞋底内底区与外底区之间的鞋底夹层的典型材料。人类的体育运动通常都会涉及对足短时间的冲击力或周期性的高冲击负载。例如，篮球运动是一项已知的涉及足下高冲击负载的运动，尤其是在不当地着地姿势或不小心从空中着地至坚硬不平滑的表面过程。在过去的几年中，篮球运动动作幅度变得更大，从而导致了对脚内侧和脚跟区域更高的冲击负载。无论脚是在着地期间保持正确的缓冲，还是不当地着地姿势，这种情况都会发生，造成包括应力性骨折在内的一系列运动损伤。因此，可能有效的解决办法是具有一种缓震结构的鞋底，该结构当使用者正在垂直方向相对高冲击的运动时，能减少使用者遭受过高的地面冲击力。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。相比传统的模具成型技术，3D打印技术(即增材制造技术)能够不受模具束缚，打印任何形状，并且具有周期短，精度高的特点。为了配合运动员技术动作，传统运动鞋依靠多个功能部件才能完成的产品，3D打印鞋通过参数改变运动鞋造型和密度分布即可实现。3D打印鞋的优点：一是节省材料，不用剔除边角料，提高材料利用率，通过摒弃生产线而降低了成本；二是能做到很高的精度和复杂程度，除了可以表现出外形曲线上的设计，不再需要传统的刀具、夹具和机床或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，它大大降低了组装成本，它甚至可以挑战大规模生产方式。现有技术中，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，3D打印制品的重量和辅助人体运动的功能都无法与传统发泡材料相比，这是制约3D打印运动鞋在制鞋业中大量应用的主要原因。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种3D打印缓震结构以及应用该结构的鞋底。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：本技术的3D打印缓震结构，由多个3D打印的镂空晶格结构单元填充而成。本技术的应用上述3D打印缓震结构的鞋底，鞋底的空腔内由多个所述镂空晶格结构单元填充。由上述本技术提供的技术方案可以看出，本技术实施例提供的3D打印缓震结构以及应用该结构的鞋底，具有能够吸收冲击能量并减轻冲击负载的功能，并基于足底压力分布将该结构应用于鞋底。通过调整该3D打印结构晶格的分布，可为不同体育项目、不同运动特点的使用者提供最合理的力学反馈，作为缓震和回弹的晶格支持使用者完成技术动作，为人体运动提供支持并保护运动爱好者免于运动损伤。附图说明图1为本技术实施例提供的3D打印缓震结构的结构示意图。图2至图5分别为本技术实施例提供的应用3D打印缓震结构的鞋底的结构示意图。图6为本技术实施例的3D打印缓震结构的鞋底落地缓冲测试力随时间变化曲线示意图。图7为传统EVA鞋底落地缓冲测试力随时间变化曲线示意图。图中：1、前掌，2、后掌，3、小梁，4、孔。具体实施方式下面将对本技术实施例作进一步地详细描述。本技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本技术的3D打印缓震结构以及应用该结构的鞋底，其较佳的具体实施方式是：3D打印缓震结构由多个3D打印的镂空晶格结构单元填充而成。所述镂空晶格结构单元由多个小梁相连组成均匀多孔的蜂巢状规则结构。所述小梁形似鸟类骨骼骨，小梁粗细为2～4mm，连接而成的镂空晶格结构单元的直径为5～15mm。所述3D打印的原材料为尼龙或TPU粉末。所述3D打印采用SLS选择性激光烧结方法。应用上述3D打印缓震结构的鞋底，鞋底的空腔内由多个所述镂空晶格结构单元填充。多个所述镂空晶格结构单元连接成立体形状的圆角长方体网格，所述圆角长方体网格周期性排列成连续网格结构，形成三维连续体结构。所述3D打印缓震结构设于鞋底的前掌和后掌部位。本技术的3D打印缓震结构以及应用该结构的鞋底，具有能够吸收冲击能量并减轻冲击负载的功能，并基于足底压力分布将该结构应用于鞋底。通过运动生物力学测试，证实其缓震性能优于传统鞋中底材质如EVA、PHYLON、PU、硅胶等，而且还可实现支撑、透气、适足、轻量化等不同功能。通过调整该3D打印结构晶格的分布，更可为不同体育项目、不同运动特点的使用者提供最合理的力学反馈，作为缓震和回弹的晶格支持使用者完成技术动作，为人体运动提供支持并保护运动爱好者免于运动损伤。具体实施例，如图1至图5所示：利用计算机3D设计软件进行3D缓震结构样块或鞋底3D数字建模，将3D缓震结构样块或鞋底3D数字模型导入3D打印机即可打印。3D缓震结构样块或鞋底3D打印机采用SLS选择性激光烧结打印机。3D缓震结构样块或鞋底3D打印利用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进行逐层扫描照射，实现TPU粉末的烧结粘合，层层堆积实现成型。3D打印鞋底所采用的TPU粉末是百微米级粒径的粉末，其烧结成型的温度为160°，以上所述的TPU粉末的粒径和成型温度均是本技术可能采用的一种，3D打印鞋底所采用的TPU粉末的粒径和成型温度包含但不限于以上的可能。用于鞋中底的3D打印缓震结构样块，其中的腔体利用晶格结构填充，腔体内由形似鸟类骨骼骨小梁相连组成均匀多孔的蜂巢状规则结构填充，小梁粗细为2～4mm，连接而成的镂空晶格结构单元的直径约为5～15mm。晶格结构是由多个周期性排列的圆角长方体网格构成的连续网格结构，圆角长方体网格可以是不同大小的立体形状，其特点是能够互相形成三维连续体结构。蜂巢结构形成的立体型填充在运动鞋腔体中，能够通过结构形变为运动鞋提供缓冲、透气性能，此外，此结构压缩形变后，回复形变能力较强，能为运动鞋提供一定的回弹性。形似鸟类骨骼的小梁纵横交错成坚固支柱，这些支柱能使鞋底支撑性更强。根据本技术的其他物性测试，用于鞋中底的3D打印缓震结构样块的压缩形变是25％或更小，并且在一些情况下在10％至20％的范围内。回弹性大于40％，并且在一些示例中大于50％。用于该示例性的3D打印缓震结构样块的硬度(硬度计AskerC)可以是60至80，取决于鞋类的类型。该样块的抗拉强度可以是至少10kg/cm2。延伸率断裂伸长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印缓震结构，其特征在于，由多个3D打印的镂空晶格结构单元填充而成；所述镂空晶格结构单元由多个小梁相连组成均匀多孔的蜂巢状规则结构；所述小梁形似鸟类骨骼骨，小梁粗细为2～4mm，连接而成的镂空晶格结构单元的直径为5～15mm。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印缓震结构，其特征在于，由多个3D打印的镂空晶格结构单元填充而成；所述镂空晶格结构单元由多个小梁相连组成均匀多孔的蜂巢状规则结构；所述小梁形似鸟类骨骼骨，小梁粗细为2～4mm，连接而成的镂空晶格结构单元的直径为5～15mm。2.根据权利要求1所述的3D打印缓震结构，其特征在于，所述3D打印的原材料为尼龙或TPU粉末。3.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔亚光，许志华，黄征，张省，崔强，渠慎涛，
申请(专利权)人：福建泉州匹克体育用品有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35