[發(fā)明專利]三角星蜂窩系統(tǒng)參數(shù)化3D打印足底壓力分布鞋底

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• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN114643713A
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設計）人: 陳小葵;李善熙
• 申請（專利權）人: 羅棋時尚服飾（深圳）有限公司
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;B29C64/393;B33Y50/02;B33Y50/00;A43B13/14;B29D35/12
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司 11544
• 代理人: 趙敏

本發(fā)明具體涉及一種三角星蜂窩系統(tǒng)參數(shù)化3D打印足底壓力分布鞋底，其制備方法主要包括步驟：掃描足部獲取足底分布壓力圖；使用Rhino軟件和Grasshopper插件參數(shù)化鞋底建模；創(chuàng)建三角星鏤空蜂窩系統(tǒng)，并根據(jù)最大壓力區(qū)準確定義干擾點范圍，調整三角星蜂窩單胞的參數(shù)；應用TPU材料；采用FDM 3D打印機進行打印。其制備系統(tǒng)包括機械超材料結構系統(tǒng)、參數(shù)設計系統(tǒng)、TPU材料應用和數(shù)字制造系統(tǒng)。本發(fā)明快速有效地進行定制化矯正鞋底設計，通過簡單地操作grasshopper中的參數(shù)指令調整出個性化鞋底，以滿足極好的足底壓力分布需求，解決了人體足底壓力問題，緩解了不平衡足以及作用與人體的力所對人體健康造成的傷害。

技術領域

本發(fā)明屬于3D打印技術領域，具體涉及三角星蜂窩系統(tǒng)參數(shù)化3D打印足底壓力分布鞋底。

背景技術

鞋底是鞋類組成部分，影響鞋類生物力學、動態(tài)行為等；通過材料和結構可以改善鞋子的性能，而性能優(yōu)越的鞋子可以通過重新分配足部壓力來提供舒適和緩沖為人體和腳部健康提供保護。近年來，晶格(lattin)結構是鞋類中底設計中最受認可的結構之一，F(xiàn)DM作為一種流行的3D打印方法，具有成本效益、綠色制造、適用于多種材料的特點，但是，由于精度差，無法打印無支撐的格子結構等復雜結構。

因此，需要探索一種創(chuàng)新的支持3D參數(shù)設計的建模方法，可以替代晶格結構鞋底，同時通過控制鞋底參數(shù)變量來適應FDM 3D打印方法和個人定制，開發(fā)3D打印參數(shù)鞋底，從而能夠減輕用戶或患者的足底壓力。

Rhinoceros自帶基于節(jié)點的可視化語言Grasshopper，通過連接內部電池組件效率的編程方法，構建遵循一組規(guī)則的程序的方法，讓設計人員可以輕松更改可視化操作節(jié)點以快速執(zhí)行參數(shù)化設計。參數(shù)驅動算法創(chuàng)建的3D模型可以基于Grasshopper(Liu,X.,et,al,2020)提供的晶胞結構生成，以控制決定其剛度的局部幾何密度(晶胞)變量會對足底壓力產生影響(Kuwer Bugin,et al,2020；Singhal,T.,et,al,2018)。創(chuàng)建了一種算法，用于精細化功能性和可定制的中底，例如具有數(shù)字制造的晶格結構(Tang,Y.,et,al,20210,Jeong,J.,et,al,2021,Tian,Y.,et,al,2019)，其中涉及掃描數(shù)據(jù)并結合其他特定的建模軟件，對于沒有熟練計算機輔助技術的設計師來說是一個操作挑戰(zhàn)，同時建模過程過于復雜和耗時，無法實現(xiàn)快速制作個性和定制。在之前的研究中，我們已經證實了由TPU制成的3D打印三角星形多孔外底具有良好的表面壓力分布(chen xiaokui,et al.2022)。

目前市面上許多防震，減壓的鞋底設計基本都是應用晶格結構機械超材料原理，這是一個復雜3D幾何體設計過程，設計者需要具備專業(yè)的電腦輔助設計技能，以及高精密度的3D打印技術，而這種制作的機器往往是非常昂貴的，不利于功能鞋底的普及，費時和高成本是弊端。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種三角星蜂窩系統(tǒng)參數(shù)化3D打印足底壓力分布鞋底的制備方法和制備系統(tǒng)，該方法基于改進的三角星形泊松比圖案鞋底設計的算法和一種先進的3D數(shù)字生產技術FDM制造，是一種可調節(jié)足底壓力的3D打印矯正鞋底的生產方法，解決了人體足底壓力問題，緩解不平衡足以及作用與人體的力所對人體健康造成的傷害。

本發(fā)明要解決的技術問題通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種三角星蜂窩系統(tǒng)參數(shù)化3D打印足底壓力分布鞋底的制備方法，主要包括如下步驟：

步驟一：掃描足部獲取足底分布壓力圖；

步驟二：使用Rhino軟件和Grasshopper插件參數(shù)化鞋底建模；

步驟三：創(chuàng)建三角星鏤空蜂窩系統(tǒng)，并根據(jù)最大壓力區(qū)準確定義干擾點范圍，調整三角星蜂窩單胞的參數(shù)；

步驟四：應用TPU材料；

步驟五：采用FDM 3D打印機進行打印。