足弓分区结构渐变相连的3D打印鞋垫及设计制造方法技术

本发明专利技术涉及一种足弓分区结构渐变相连的3D打印鞋垫及设计制造方法，包括足弓区域，采用第一立体网格结构，足弓外侧区域，采用多立方体结构，渐变区域，为足弓区域、足弓外侧区域的重叠区域，此区域中，采用厚度渐变结构，第一立体网格的厚度向第二立体网格处逐渐降低，第二立体网格的厚度向第一立体网格的厚度逐渐降低；且渐变区域中，第二立体网格厚度较薄的一侧覆盖在第一立体网格上。本发明专利技术针将常规的不同结构分块设置，改为不同结构叠加设置，叠加处采用两种相邻材料厚度渐变的方式交叠，保障了脚掌的舒适度、鞋垫的耐久度。本发明专利技术相较于直接测量得到的简便区域，装配方式保证了渐变区域定位的准确性。变区域定位的准确性。变区域定位的准确性。

【技术实现步骤摘要】
足弓分区结构渐变相连的3D打印鞋垫及设计制造方法


[0001]本专利技术涉及3D打印矫形鞋垫
，尤其是一种足弓分区结构渐变相连的3D打印鞋垫及设计制造方法。

技术介绍

[0002]目前，市面上已经出现有分区的鞋垫，包括用于对脚掌进行足部治疗的底层，底层包括足弓区、脚趾区、脚掌前区、脚掌中区和后跟区，这五个区域由五种不同的立体网状结构填充。
[0003]然而，这样一种分区域结构的鞋垫各部分形变程度不一，特别是在足弓处，在穿着一定时间后，由于不同结构连接处有明显界面而界面处不易形变，从而易导致该鞋垫穿着者足弓疼痛引发不适。

技术实现思路

[0004]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的足弓分区结构渐变相连的3D打印鞋垫及设计制造方法，在采用分区域结构3D打印鞋垫基础之上，对各个区域连接处进行结构优化，进而在满足不同区域立体网状结构受力均衡，同时也使得鞋垫的舒适性和耐用性提高。
[0005]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种足弓分区结构渐变相连的3D打印鞋垫，包括：
[0007]足弓区域，采用第一立体网格结构，
[0008]足弓外侧区域，采用多立方体结构，
[0009]渐变区域，为足弓区域、足弓外侧区域的重叠区域，此区域中，采用厚度渐变结构，第一立体网格的厚度向第二立体网格处逐渐降低，第二立体网格的厚度向第一立体网格的厚度逐渐降低；且渐变区域中，第二立体网格厚度较薄的一侧覆盖在第一立体网格上。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进：
[0011]第一立体网格结构的晶胞单位采用Magics软件的Dode网格结构。
[0012]所述第一立体网格三轴方向受力相同，晶胞空腔为正四面体结构，且晶胞连接处中心设置8根交叉的节点。
[0013]所述第二立体网格结构的晶胞单位采用Magics软件的Rhombi网格结构。
[0014]所述第二立体网格晶胞的空腔为二十六面体。
[0015]一种权利要求1所述的足弓分区结构渐变相连的3D打印鞋垫的设计制造方法，包括如下步骤：
[0016]扫描得到整体鞋垫模型，在SolidWorks软件中进行锥度切割，切割得到具有圆锥度的足弓部分模型，布尔计算出足弓外侧区域，将足弓区域与足弓外侧区域进行装配，此时得到足弓区域、足弓外侧区域和前述两区域的垂直投影重叠区域；垂直投影重叠区域即设计为渐变区域。
[0017]作为上述技术方案的进一步改进：
[0018]扫描切割模型的具体步骤为：
[0019]根据患者足部特征进行数字化设计得到鞋垫整体模型的STL文件；
[0020]在鞋底平面上划定一个圆形区域，在足弓最高处上方预期高度处选取一个与鞋底平面平行的参考面，在参考面上划定一个圆形区域，参考面上的圆形区域大小可调；
[0021]选取两个圆形为轮廓进行放样操作，得到有锥度的类圆柱体零件，
[0022]导出STL文件，并导入Material Magic软件中，将放样产生的有锥度的类圆柱体与鞋垫主体进行布尔运算，两个零件取交集得到足弓区域；
[0023]选鞋垫主体为主体，选上述类圆柱体为要减的零件，布尔运算得到足弓外侧区域；形成的包括从鞋底区域至上方外侧区覆盖区域为渐变区域；
[0024]在工具栏软件力学结构库选取脚掌各个部位对应的结构单元，足弓外侧区域内部采用第一立体网格结构，足弓区域内部采用第二立体网格结构；
[0025]导入切片软件打印得到成品。
[0026]渐变区域底面硬度大于其顶面硬度。
[0027]本专利技术的有益效果如下：
[0028]本专利技术针对分区鞋垫可能产生的分界处形变情况，将常规的不同结构分块设置，改为不同结构叠加设置，叠加处采用两种相邻材料厚度渐变的方式交叠，且交叠设置的渐变区域位置由扫描后运算获得，保证了这块区域是脚掌不同受力位置交界的准确位置，在受到脚掌各处的压力时，渐变区域中较硬的部分提供支撑力，较软的部分提供舒适的脚感，长期受力不易发生分裂，即使略有位移，由于上层结构和下层结构是斜面相贴，因此两者之间不会出现大的间隙，从而保障了脚掌的舒适度、鞋垫的耐久度。
[0029]本专利技术中的分区结构中，脚掌部分对应的足弓外侧区域采用多立方体结构，这种相邻面拼接形成的立体网状结构具有较大的孔隙，在足底外侧加压时，能够承受较大身体重量而轻微形变并具有复位能力，外力易沿着趋于球体的多面体的多个侧壁进行传递。在此前提下，镂空结构自重轻、透气性高，适用于足弓外侧区域的承力。
[0030]本专利技术中的足弓区域垫高，用于支撑足弓的内凹位置，对应的网格结构三轴方向受力相同，晶胞空腔采用正四面体结构，并在正四面体结构内部填充八根交叉的节点，相较于其他中空结构，网格密度有所增强，强度随之增强。因为正四面体相对比较容易形变，但本专利技术中的材质易于复位，因此具有支撑力和弹性，适合作为足弓区域的支撑。
[0031]本专利技术的鞋垫在厚度渐变设计过程中，采用分区域设计的方式，先得到足弓区域，再得到组工外侧区域，两者装配得到重叠位置的渐变区域，相较于直接测量得到的简便区域，装配方式保证了渐变区域定位的准确性。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的鞋垫整体结构示意图，图中示出足弓区域、足弓外侧区域和渐变区域的位置。
[0033]图2为本专利技术的鞋垫剖视图。
[0034]图3为本专利技术的第一立体网格结构示意图。
[0035]图4为本专利技术的第二立体网格结构示意图。
[0036]图5为本专利技术的设计制造流程框图。
[0037]其中：1、渐变区域；2、足弓外侧区域；3、足弓区域；
[0038]21、第一立体网格结构；31、第二立体网格结构；
[0039]211、第一立体网格框架；212、第一立体网格空腔；311、第二立体网格框架；312、第二立体网格空腔。
具体实施方式
[0040]下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。
[0041]如图1
‑
图5所示，本实施例的足弓分区结构渐变相连的3D打印鞋垫，包括：
[0042]足弓区域3，采用第一立体网格结构21，
[0043]足弓外侧区域2，采用多立方体结构，
[0044]渐变区域1，为足弓区域3、足弓外侧区域2的重叠区域，此区域中，采用厚度渐变结构，第一立体网格的厚度向第二立体网格处逐渐降低，第二立体网格的厚度向第一立体网格的厚度逐渐降低；且渐变区域1中，第二立体网格厚度较薄的一侧覆盖在第一立体网格上。
[0045]第一立体网格结构21的晶胞单位采用Magics软件的Dode网格结构。
[0046]第一立体网格三轴方向受力相同，晶胞空腔为正四面体结构，且晶胞连接处中心设置8根交叉的节点。
[0047]第二立体网格结构31的晶胞单位采用Magics软件的Rhombi网格结构。
[0048]第二立体网格晶胞的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种足弓分区结构渐变相连的3D打印鞋垫，其特征在于：包括：足弓区域(3)，采用第一立体网格结构(21)，足弓外侧区域(2)，采用多立方体结构，渐变区域(1)，为足弓区域(3)、足弓外侧区域(2)的重叠区域，此区域中，采用厚度渐变结构，第一立体网格的厚度向第二立体网格处逐渐降低，第二立体网格的厚度向第一立体网格的厚度逐渐降低；且渐变区域(1)中，第二立体网格厚度较薄的一侧覆盖在第一立体网格上。2.如权利要求1所述的足弓分区结构渐变相连的3D打印鞋垫，其特征在于：第一立体网格结构(21)的晶胞单位采用Magics软件的Dode网格结构。3.如权利要求2所述的足弓分区结构渐变相连的3D打印鞋垫，其特征在于：所述第一立体网格三轴方向受力相同，晶胞空腔为正四面体结构，且晶胞连接处中心设置8根交叉的节点。4.如权利要求1所述的足弓分区结构渐变相连的3D打印鞋垫，其特征在于：所述第二立体网格结构(31)的晶胞单位采用Magics软件的Rhombi网格结构。5.如权利要求4所述的足弓分区结构渐变相连的3D打印鞋垫，其特征在于：所述第二立体网格晶胞的空腔为二十六面体。6.一种权利要求1所述的足弓分区结构渐变相连的3D打印鞋垫的设计制造方法，其特征在于，包括如下步骤：扫描得到整体鞋垫模型，在SolidWorks软件中进行锥度切割，切割得到具有圆锥度的足弓部分模...

【专利技术属性】
技术研发人员：何王艳，刘仁，李宝威，周康乐，孙梦雅，方恩，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：