[發(fā)明專利]一種基于蜂窩結(jié)構(gòu)的3D打印減壓鞋墊制作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810705168.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN108995202A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆健卓;李仲麒;袁艷萍;陳繼民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C64/10
• 分類號(hào): B29C64/10;B29C64/386;B33Y10/00;B33Y50/00;B29L31/50
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種基于蜂窩結(jié)構(gòu)的3D打印減壓鞋墊制作方法，可以定制化的生產(chǎn)這種帶有減少足底壓力功能的鞋墊，包括以下內(nèi)容：通過步態(tài)分析儀，獲得使用者足底壓力數(shù)字圖像，并利用輪廓提取算法提取足底壓力區(qū)域。三維掃描使用者足部，根據(jù)使用者的足部模型以及足底壓力區(qū)域，建立定制化蜂窩結(jié)構(gòu)減壓鞋墊模型。最終根據(jù)需求選擇相應(yīng)材料進(jìn)行3D打印，最終實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于蜂窩結(jié)構(gòu)的3D打印減壓鞋墊制作方法，可以減小足底壓力，吸收走路過程中地面與腳掌接觸產(chǎn)生的能量，實(shí)現(xiàn)對(duì)走路過程中腳底的緩沖。

背景技術(shù)

蜂窩結(jié)構(gòu)，作為多孔結(jié)構(gòu)中經(jīng)典且具有代表性的一種結(jié)構(gòu)，因其特殊的規(guī)則性吸引著國內(nèi)外學(xué)者不斷深入研究。蜂窩結(jié)構(gòu)是一種仿生結(jié)構(gòu)，主要來自于蜂巢的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。它由多個(gè)正六角形背對(duì)背依次排列組合而成。蜂窩結(jié)構(gòu)有著優(yōu)異的幾何力學(xué)性能，蜂窩結(jié)構(gòu)是覆蓋二維平面的合適拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

蜂窩結(jié)構(gòu)作為一種輕質(zhì)的、物理功能卓越以及結(jié)構(gòu)功能一體化的新型優(yōu)異性能結(jié)構(gòu)，廣泛地應(yīng)用在國防、化工、電子、信息、建筑、交通等各個(gè)領(lǐng)域。其中結(jié)構(gòu)學(xué)家和材料學(xué)家們竭力揭示了蜂窩結(jié)構(gòu)因其幾何特征的與眾不同，同時(shí)借助蜂窩材料的獨(dú)特性能，二者結(jié)合可在結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域中發(fā)揮著不可估量的作用。

蜂窩式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于高強(qiáng)度比和大剛度比，是一種輕型吸能抗壓結(jié)構(gòu)。它由一個(gè)個(gè)六邊形基本單元組成。將六邊形蜂窩式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在足底減壓墊片中，不僅有利于材料減少后的輕量化，還能提高足底墊片的吸能防撞能力。

3D打印(3DP)即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，適合生產(chǎn)各種定制產(chǎn)品。相較于傳統(tǒng)工藝，該技術(shù)可以較為簡(jiǎn)便、快速的生產(chǎn)各類蜂窩結(jié)構(gòu)。

基于上述考慮，我們結(jié)合蜂窩結(jié)構(gòu)和定制化鞋墊，利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)，發(fā)明一種基于3D打印的蜂窩結(jié)構(gòu)減壓鞋墊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明將蜂窩結(jié)構(gòu)、定制化鞋墊與3D打印技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一種利用3D打印生產(chǎn)的蜂窩結(jié)構(gòu)減壓鞋墊。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于蜂窩結(jié)構(gòu)的3D打印減壓鞋墊制作方法，該方法的工作原理：

第一步：利用一臺(tái)步態(tài)分析儀，得到使用者的基于足底壓力分布的數(shù)字圖像，并利用輪廓提取算法提取出數(shù)字圖像中的足底壓力分布區(qū)域。

第二步：利用三維掃描儀掃描使用者足部，建立鞋墊三維模型，根據(jù)第一步所得的足底壓力分布區(qū)域，在鞋墊三維模型足底壓力對(duì)應(yīng)位置添加蜂窩結(jié)構(gòu)，重新生成帶蜂窩結(jié)構(gòu)的鞋墊三維模型。

第三步：利用三維打印機(jī)生產(chǎn)帶蜂窩結(jié)構(gòu)的鞋墊。

第四步：對(duì)生產(chǎn)出來帶蜂窩結(jié)構(gòu)的鞋墊進(jìn)行切邊、打磨等預(yù)處理，拋光或者進(jìn)行紗棉材質(zhì)貼付，提高帶蜂窩結(jié)構(gòu)的鞋墊舒適度，最后交給鞋墊使用者。

生產(chǎn)的帶蜂窩結(jié)構(gòu)的鞋墊可以有效減小足底壓力。同時(shí)根據(jù)使用者不同，可以定制化的進(jìn)行調(diào)整，實(shí)行個(gè)性化私人訂制減壓鞋墊。

本發(fā)明技術(shù)特征：

打印前需要利用步態(tài)分析儀，獲取使用者的足底壓力分布數(shù)字圖像。

利用輪廓提取算法，獲取足底壓力分布數(shù)字圖像的足底壓力區(qū)域。

利用三維掃描儀掃描患者足部模型數(shù)據(jù)，再利用已有建模軟件，建立鞋墊三維模型。

根據(jù)足底壓力區(qū)域在鞋墊模型對(duì)應(yīng)位置生成蜂窩結(jié)構(gòu)。

鞋墊材料為柔性材料，根據(jù)鞋墊材料設(shè)定切片參數(shù)，對(duì)鞋墊模型進(jìn)行切片，生成打印機(jī)控制代碼。

將打印機(jī)控制代碼導(dǎo)入3D打印機(jī)。

打印機(jī)接受數(shù)據(jù)開始打印，獲得鞋墊。