CN104812555B - 使用3d打印的鞋类组装方法 - Google Patents

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Abstract

公开用于利用直接三维打印到织物服装材料上的服装组装的方法和系统。公开了用于直接三维打印和组装服装物品的方法和系统，包括：设计用于打印的三维图案；将物品的至少一部分定位在三维打印系统中的托盘上，该部分在托盘上被定位成大体上平坦的；使用设计的图案将三维材料直接打印到物品上；固化打印材料；以及从三维打印系统移除物品。

Description

使用3D打印的鞋类组装方法
技术领域
本公开大体上涉及三维(“3D“)打印到服装物品、鞋类物品或装备物品上的领域，并且更特别地涉及用于使用直接3D打印到织物服装材料上的服装组装的方法和系统。
附图简述
包含在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图说明了实施方案并且与本描述一起用来解释贯穿该公开所公开的实施方案的特征、优点以及原理。为了说明的目的，以下的图可以不按比例。此外，贯穿不同的视图，相似的参考标记标示相应的部分。在附图中：
图1示出按照本公开的实施方案的鞋类物品的正视图；
图2示出按照本公开的实施方案的鞋类物品的顶部部分的正视图；
图3示出按照本公开的实施方案的鞋类物品的内侧面的正视图；
图4示出按照本公开的实施方案的鞋类物品的剖面透视图；
图5示出按照本公开的实施方案的鞋类物品的分解的剖面透视图；
图6示出按照本公开的实施方案的3D打印系统的示意图；
图7示出按照本公开的实施方案的使鞋类物品的鞋面部分插入其中的3D打印机的透视图；
图8示出在基底上方在释放层上的常规的3D打印表面的横截面视图；
图9示出从释放层和基底移除的常规的3D打印表面的横截面视图；
图10示出按照本公开的实施方案的在鞋类物品的鞋面部分上的3D打印材料的横截面视图；
图11示出按照本公开的实施方案的从托盘中移除的在鞋类物品的鞋面部分上的3D打印材料的横截面视图；
图12示出按照本公开的实施方案的在鞋类物品的鞋面部分上的3D打印材料的透视图；
图13示出按照本公开的实施方案的从托盘中移除的在鞋类物品的鞋面部分上的3D打印材料的透视图；
图14示出按照本公开的实施方案的在鞋类物品的鞋面部分上的3D打印材料的第一层和固化工艺的横截面视图；
图15示出按照本公开的实施方案的在鞋类物品的鞋面部分上的3D打印材料的第二层和固化工艺的横截面视图；
图16示出按照本公开的实施方案的在鞋类物品的鞋面部分上的3D打印材料的第三层和固化工艺的横截面视图；
图17示出按照本公开的实施方案的在鞋类物品的鞋面部分上的3D打印材料的第四层和固化工艺的横截面视图；
图18示出按照本公开的实施方案的放置在托盘上并且在3D打印之前的鞋类物品的鞋面部分的俯视图；
图19示出按照本公开的实施方案的放置在托盘上并且在3D打印之前的在图18中示出的鞋类物品的鞋面部分的一部分的横截面视图；
图20示出按照本公开的实施方案的放置在托盘上并且在3D打印之后的鞋类物品的鞋面部分的俯视图；
图21示出按照本公开的实施方案的放置在托盘上并且在3D打印之后的在图20中示出的鞋类物品的鞋面部分的一部分的横截面视图；
图22示出按照本公开的实施方案的在将3D鞋底结构打印在鞋面的底部表面上之后的鞋类物品的正视图；
图23示出按照本公开的实施方案的3D打印系统和方法的示意图；
图24示出按照本公开的实施方案的用于制造鞋类物品的工艺；
图25示出按照本公开的实施方案的用于制造鞋类物品的在图24中示出的工艺的第一部分；
图26示出按照本公开的实施方案的用于制造鞋类物品的在图24中示出的工艺的第二部分；
图27示出按照本公开的实施方案的在打印之后并且在完成鞋类组装之前的鞋类物品的鞋面部分的俯视图；
图28示出按照本公开的实施方案的在打印之后并且在形成为第二形状期间的鞋类物品的鞋面部分的透视图；
图29示出按照本公开的实施方案的在形成为第二形状之后的鞋类物品的鞋面部分的透视图；
图30示出按照本公开的实施方案的在打印之后并且在形成为第二形状期间的鞋类物品的鞋面部分的透视图；
图31示出按照本公开的实施方案的在形成为第二形状之后的鞋类物品的鞋面部分的透视图；
图32示出按照本公开的实施方案的在形成为第二形状之后并且在准备用于另外的打印期间的鞋类物品的鞋面部分的底部部分的透视图；
图33示出按照本公开的实施方案的在形成为第二形状之后并且在准备用于另外的打印期间的鞋类物品的鞋面部分的底部部分的透视图；
图34示出按照本公开的实施方案的在鞋类物品的鞋底部分上的3D打印材料的第一层和固化工艺的横截面视图；
图35示出按照本公开的实施方案的在鞋类物品的鞋底部分上的3D打印材料的第二层和固化工艺的横截面视图；
图36示出按照本公开的实施方案的在鞋类物品的鞋底部分上的3D打印材料的第三层的横截面视图；
图37示出按照本公开的实施方案的在鞋类物品的鞋底部分上的3D打印材料的第四层和固化工艺的横截面视图；
图38示出按照本公开的实施方案的在3D打印之后的鞋类物品的鞋底部分的透视图；
图39示出按照本公开的实施方案的在3D打印到鞋面部分上之后的鞋类物品的示例性鞋底部分的透视图；
图40示出按照本公开的实施方案的在3D打印之后的鞋类物品的鞋面部分的透视图；
图41示出按照本公开的实施方案的在3D打印鞋底部分和鞋面部分之后的完成的鞋类物品的正视图；
图42示出按照本公开的实施方案的在图41中示出的鞋类物品的顶部部分的正视图；
图43示出按照本公开的实施方案的在图41中示出的鞋类物品的内侧面的正视图；
图44示出按照本公开的实施方案的在图41中示出的鞋类物品的后部部分的正视图；
图45示出正本公开的实施方案的在图41中示出的鞋类物品的底部部分的正视图；
详述
以下的讨论和附图公开用于具有包括直接3D打印到鞋面材料的至少第一部分上的部分的鞋面和通过3D打印到鞋面材料的至少第二部分上来形成的鞋底的鞋类物品的3D打印和组装的方法和系统。特别地，公开了用于直接3D打印到织物材料上的示例性的方法，该方法允许在织物上建造结构以用于服装应用。公开的方法和系统可以使用任何适当的3D打印系统。
如贯穿该公开所使用的，术语“三维打印系统”、“三维打印机”、“3D打印系统”以及“3D打印机”指的是任何已知的3D打印系统或打印机。然而，与已知的3D打印方法相反，公开的方法和系统实现直接3D打印到纺织品、天然织物、合成织物、针织物、纺织造材料、非织造材料、网眼物、皮革、合成皮革、聚合物、橡胶以及泡沫、或其任何组合的任何表面上，而没有对置于基底和打印材料的底部之间的释放层的需求并且没有对在其上进行打印的完全平坦或接近完全平坦的基底表面的需求。例如，公开的方法可以包括将树脂、丙烯酸或墨汁材料打印到例如针织材料的织物上，其中该材料被粘附/结合到织物并且其中当被折曲、轧制、加工或经受另外的组装工艺/步骤时材料通常不脱层。如贯穿该公开所使用的，术语“织物”可以用来通常指选自以下的材料：任何的纺织品、天然织物、合成织物、针织物、织造材料、非织造材料、网眼物、皮革、合成皮革、聚合物、橡胶以及泡沫。此外，如贯穿该公开所使用的，术语“打印(printing)”或“打印的(printed)”和“沉积(depositing)”或“沉积的(deposited)”各自同义地使用，并且意图指的是材料从材料的源到接收表面或接收对象的联系。
按照一种实施方案，示例性的鞋类物品被公开为具有适合用于行走或奔跑的一般构造。如贯穿该公开所使用的，术语“鞋类物品”和“鞋类”包括任何鞋类和与鞋类相关联的任何材料，包括鞋面，并且还可以被应用到多种运动鞋类类型，例如包括棒球鞋、篮球鞋、交叉训练鞋、骑行鞋、橄榄球鞋、网球鞋、足球鞋以及登山靴。如贯穿该公开所使用的，术语“鞋类物品”和“鞋类”还包括通常被认为是非运动的、正式的、或装饰性的鞋类类型，包括礼服鞋、平底便鞋、凉鞋、拖鞋、船鞋以及工作靴。因此，公开的实施方案适用于任何鞋类类型。
虽然在鞋类的背景下描述公开的实施方案，但是公开的实施方案还可以同样地应用到包括3D打印部的任何衣服物品、服装物品或装备物品。例如，公开的实施方案可以被应用到有沿帽子、无沿帽子、衬衫、毛线衫、夹克、袜子、短裤、裤子、内衣、运动支撑服装、手套、腕带/臂带、袖套、头带、任何针织材料、任何织造材料、任何非织造材料、运动装备等。因此，如贯穿该公开所使用的，术语“服装物品”可以指的是任何服装或衣服，包括任何鞋类物品以及有沿帽子、无沿帽子、衬衫、毛线衫、夹克、袜子、短裤、裤子、内衣、运动支撑服装、手套、腕带/臂带、袖套、头带、任何针织材料、任何织造材料、任何非织造材料等。如贯穿该公开所使用的，术语“服装物品”、“服装”、“鞋类物品”和“鞋类”还可以指纺织品、天然织物、合成织物、织造材料、非织造材料、针织物、网眼物、皮革、合成皮革、聚合物、橡胶以及泡沫。例如，在鞋类形成中使用的材料在美国专利第5,709,954号中公开，其通过引用被并入。
根据贯穿该公开所描述的系统和方法，提供了三维打印和组装服装物品的方法，所述方法包括：设计用于打印到物品上的至少一种第一三维图案和至少一种第二三维图案；将物品的第一部分定位在三维打印系统中的托盘上，该第一部分在托盘上被定位成大体上平坦的；使用设计的至少一种第一三维图案将至少一种第一三维材料直接打印到物品的第一部分上；固化该至少一种第一三维打印材料；将物品的第二部分定位在托盘上，该第二部分在托盘上被定位成大体上平坦的；使用设计的至少一种第二三维图案将至少一种第二三维材料直接打印到物品的第二部分上；固化该至少一种第二三维打印材料；以及从三维打印系统移除物品。
根据贯穿该公开所描述的系统和方法，还提供了制造鞋类物品的方法，所述方法包括：设计用于打印到鞋面上的至少一种第一三维图案和用于打印鞋底的至少一种第二三维图案；向打印服务器提供该至少一种第一三维图案和该至少一种第二三维图案；将鞋面的至少第一部分定位在三维打印系统中的托盘上，该鞋面的第一部分在托盘上被定位成大体上平坦的；使托盘上的鞋面的第一部分与该至少一种第一三维图案对齐；使用在打印服务器上的所设计的至少一种第一三维图案和三维打印系统将至少一种第一三维材料直接打印到鞋面的第一部分上；固化该至少一种第一三维打印材料；从三维打印系统移除鞋面；将鞋面形成为第二形状；将形成的鞋面放置在保持器上；将保持器定位在托盘上，保持器在托盘上被定位成呈现形成的鞋面的鞋底表面部分以用于打印鞋底；使托盘上的保持器与该至少一种第二三维图案对齐；使用在打印服务器上的所设计的至少一种第二三维图案和三维打印系统用至少一种第二三维材料将鞋底直接打印到形成的鞋面的鞋底表面部分上；固化该至少一种第二三维打印材料；从三维打印系统移除保持器；以及从保持器移除制造的鞋类物品。
根据贯穿该公开所描述的系统和方法，提供了用于直接三维打印到织物材料的多个表面上的系统，所述系统包括：第一非暂时性计算机可读介质，其用可加载到第一计算机的第一存储器内的第一计算机程序产品编码并且包括用于存储用于直接打印到鞋面上的三维图案的第一软件编码部分；打印服务器；交换装置；以及三维打印机装置，其中打印服务器与三维打印机装置和交换装置直接通信，其中交换装置与三维打印机装置和打印服务器直接通信，其中第一非暂时性计算机可读介质与交换机直接通信，其中打印服务器包括第二非暂时性计算机可读介质，所述第二非暂时性计算机可读介质用可加载到第二计算机的第二存储器内的第二计算机程序产品编码并且包括用于指示三维打印装置通过第一序列的打印步骤和第二序列的打印步骤直接打印到鞋面上的第二软件编码部分；其中三维打印机装置包括：托盘，所述托盘接纳织物材料的至少第一表面和织物材料的至少第二表面；至少一个打印头，其用于按照第一序列打印到鞋面的第一部分上并且按照第二序列打印到鞋面的第二部分上；以及至少一个紫外灯，其用于固化按照第一序列和第二序列打印到鞋面上的材料，并且其中该三维打印系统不需要用于打印的大体上平坦的表面。
另外的特征和优点将在随后的描述中被部分地陈述，该另外的特征和优点从描述中是明显的或通过实践实施方案来获悉。前述的描述和以下的描述两者皆是示例性的和解释性的，并且意图提供如要求保护的实施方案的另外的解释。
鞋类物品大致包括两种主要元件：鞋面和鞋底结构。鞋面可以由被缝合或胶着地结合到一起以在鞋类的内部形成用于舒服地并且牢固地容纳足部的空隙的多种材料元件(例如，一层或更多层的纺织品、天然织物、合成织物、针织物、织造材料、非织造材料、网眼物、皮革、合成皮革、聚合物、橡胶以及泡沫等)形成。更特别地，鞋面形成在足部的脚背和趾部区域之上、沿着足部的内侧面和外侧面并且围绕足部的足跟区域延伸的结构。鞋面还可以含有鞋带系统以调整鞋类的适合性，以及允许足部从鞋面内的空隙的进入和移除。此外，鞋面可以包括在鞋带系统之下延伸以增强鞋类的可调整性和舒适性的鞋舌，并且鞋面可以含有足跟稳定器(heelcounter)。例如，鞋面可以是高抗张强度的针织物或网眼物的适合袜子(sock-fit)的鞋面。
形成鞋面的多种材料元件可以将不同的性质赋予鞋面的不同区。例如，纺织品元件可以提供透气性并且可以吸收来自足部的湿气，泡沫层可以压缩以赋予舒适性，并且皮革可以赋予耐久性和耐磨性。因此，按照实施方案，在组装鞋类物品期间布置在鞋面上的3D打印材料可以从而用来定制鞋面的性质并且因此鞋类物品的性质。如贯穿该公开所公开的，例如，3D打印材料可以布置在鞋面上以基于鞋面的特定部分和作为整体的鞋类物品所期望的材料性质赋予定制的材料性质，比如增加的强度、刚性、支撑、柔性、抗磨损性、或其变型。
鞋底结构固定到鞋面的下部以便定位在足部和地面之间。例如，在运动鞋中，鞋底结构包括鞋底夹层和鞋外底。鞋底夹层可以由聚合物泡沫材料形成，在行走、奔跑以及其他走动活动期间，该聚合物泡沫材料使地面反作用力衰减(即，提供缓冲)。例如，鞋底夹层还可以包括缓冲物，比如流体填充室、板、调节器、或进一步使力衰减、增强稳定性或影响足部的运动的其他元件。鞋外底形成鞋类的地面接触元件并且通常由包括纹理化以赋予附着摩擦力的耐久并且耐磨的橡胶材料形成。鞋底结构还可以包括在鞋面内并且接近足部的下表面定位以增强鞋类舒适性的鞋垫。
按照实施方案，贯穿该公开，被简称为鞋类10的鞋类物品10在图1-3中被描绘成包括鞋面20和鞋底结构30。为了参考的目的，鞋类10可以被分成三个大致的区域：鞋前部区域11、鞋中部区域12以及鞋跟区域13。鞋类10还包括外侧面14和内侧面15。鞋前部区域11大致包括鞋类10的与趾部和连接跖骨与趾骨的关节对应的部分。鞋中部区域12大致包括鞋类10的与足部的足弓区对应的部分，并且鞋跟区域13与足部的包括跟骨的后部对应。外侧面14和内侧面15延伸经过鞋前部区域11、鞋中部区域12、以及鞋跟区域13中的每个(如图3中所见)并且与鞋类10的被沿着鞋类10的长度延伸的鞋带区域16分开的相对的侧面对应。鞋前部区域11、鞋中部区域12、鞋跟区域13、外侧面14以及内侧面15不意图划分鞋类10的准确的区域。而是，其意图代表鞋类10的大致的区域以有助于此描述。除了鞋类10之外，鞋前部区域11、鞋中部区域12、鞋跟区域13、外侧面14以及内侧面15也可以被应用于鞋面20、鞋底结构30以及其单个元件。
按照实施方案，鞋底结构30被直接打印到鞋面20上并且当鞋类10被穿着时在足部和地面之间延伸。鞋底结构30的主要元件是鞋底夹层31和一个或更多个鞋外底区域32。鞋类10可选择地包括可以是鞋面20的一部分的鞋垫33。鞋面20的下表面被固定到鞋底夹层31，并且鞋底夹层31可以由当在行走、奔跑或其他走动活动期间在足部和地面之间被压缩时使地面反作用力衰减(即，提供缓冲)的打印的并且可压缩的聚合物泡沫元件(例如，聚氨基甲酸酯或乙烯醋酸乙烯酯泡沫(ethylvinylacetate foam))形成。在另外的构造中，打印的鞋底夹层31可以含有流体填充室、板、调节器或进一步使力衰减、增强稳定性或影响足部的运动的其他元件，或者打印的鞋底夹层31可以主要从流体填充室形成。鞋外底32还被打印到鞋底夹层31的下表面上并且可以被打印以形成耐磨性材料(例如，聚合物或橡胶)，该耐磨性材料被纹理化以赋予附着摩擦力并且提供耐久性。虽然用于鞋底结构30的此构造提供可以与鞋面20连接地使用的鞋底结构的示例，但是还可以利用用于鞋底结构30的多种其他的常规或非常规的构造。因此，鞋底结构30或与鞋面20一起被利用的任何鞋底结构的结构和特征可以相当大地变化。
鞋面20可以被缝合或结合到一起以形成用于接纳足部并且相对于鞋底结构30固定足部的在鞋类10内的空隙。空隙被成形以容纳足部并且沿着足部的外侧面、沿着足部的内侧面、在足部之上、围绕足跟以及在足部之下延伸。由位于至少鞋跟区域13中的脚踝开口50提供通向空隙的入口。
鞋带40可以延伸穿过各个鞋带孔41并且允许穿用者修改鞋面20的尺寸以适应足部的比例。更特别地，鞋带40可以允许穿用者使鞋面20围绕足部变紧，并且鞋带40可以允许穿用者松开鞋面20以方便足部从空隙的进入和移除(即，通过脚踝开口50)。作为鞋带孔41的替代选择，鞋面20可以包括其他鞋带接纳元件，比如环圈、孔眼以及D形环。此外，鞋面20可以包括在脚踝开口50和鞋带40之间延伸以增强鞋类10的舒适度和性能的鞋舌60。在某些构造中，鞋面20可以含有限制足跟在鞋跟区域13中移动的足跟稳定器或位于鞋前部区域11中的耐磨的趾部防护部(toeguard)。在某些情况下，鞋面20可以包括多个鞋带孔41，包括在鞋带区域16的外侧面14上从脚踝开口50延伸到鞋前部区域11的均匀隔开的孔。类似地，鞋面20可以包括在鞋带区域16的内侧面14上的一组对称的均匀隔开的鞋带孔41。鞋带40可以以任何适当的构造交织穿过孔41。
仍参考图1-3，鞋面20包括打印材料70的区域或图案。按照实施方案，打印材料70可以通过以任何期望的图案、形状、厚度或覆盖范围将材料直接3D打印并且固化到鞋面20上来形成。将在下文中更详细地描述打印材料70的打印和固化。如图1-3中所示，打印材料70以示例性的方式被描绘为连接到鞋面20的各个部分以向鞋类10提供结构支撑和/或美学改进的预定厚度的互连的带条和环圈的图案。打印材料70的各个部分可以被互连，但也可以不被互连。按照实施方案，打印材料70被粘附或以其他方式结合到鞋面20，可以被至少部分地吸收到鞋面20的表面内，并且可以在鞋面20上以一个或更多个连贯的或不连贯的层形成。将在下文中更详细地描述这些特征中的每个。
按照实施方案，打印材料70可以由包括墨汁、树脂、丙烯酸、聚合物、热塑性材料、热固性材料、光固化材料、或其组合的材料制成。还按照实施方案，打印材料70可以由按照材料的沉积序列打印一个或更多个层而形成为任何期望的厚度，并且打印材料70还可以包括填充物材料以将强化方面或美学方面赋予打印材料70。例如，填充物材料可以是被设计成赋予期望的颜色或颜色图案或过渡部的粉末状的材料或染料、金属或塑料的颗粒或刨花、或任何其他的粉末状的矿物、金属或塑料，并且可以依赖于期望的性质定制打印材料70的硬度、强度或弹性。填充物材料可以在打印之前与打印材料70预混合，或可以在打印到鞋面20上期间与打印材料70混合。因此，按照实施方案，打印材料70可以是复合材料。
图4和5分别示出图3中示出的鞋类10的截面4的剖面透视图和分解的剖面透视图，包括包含鞋外底32、鞋底夹层31以及可选择的鞋垫33的打印的鞋底结构30的剖面透视图和分解的剖面透视图。应理解的是，打印的鞋底结构30的某些示出的部分可以是可选择的，并且在某些实施方案中某些部分可以省略。可选择地，鞋底结构30可以可选择地包括另外的打印层。例如，鞋底结构30可以另外地包括根据公开的实施方案打印的一个或更多个层的材料(未示出)。例如，此类材料可以包括一个或更多个打印的聚氨基甲酸酯层以在鞋底结构30的一个或更多个区域中形成空气或其他气体或流体的封闭区域，因此在鞋类10中提供封闭的缓冲区域(未示出)。
如在图4和5中所示，鞋类10还包括鞋面20和鞋舌60，鞋面20连接到如先前所描述的打印的鞋底结构30。按照实施方案，打印材料70可以被粘附或结合在鞋面20的外表面之上或之中。应理解的是，打印材料70的某些示出的元件可以在外观上变化。可选择地，可以包括其他另外的元件。例如，打印材料70可以包括一个或更多个另外的层以构成任何期望的厚度的材料，这将在下文中更详细地描述。
用于制造服装物品或鞋类物品的方法可以包括提供直接3D打印到物品上。按照实施方案，图6示出用于直接3D打印到如图1-5中的任一个中示出的织物鞋面(比如，例如，鞋面20)和鞋底结构30上的示例性系统80。系统80可以包括3D打印机装置81、计算机/工作站82、打印服务器83以及可选择的交换装置84。3D打印机装置81、计算机82、打印服务器83以及交换装置84可以处于通信中和/或被联网，如图6中所示。本领域的普通技术人员将认识到在某些实施方案中系统80的部分可以被省略。
仍参考图6，计算机82可以经由交换装置84与3D打印机装置81和打印服务器83直接通信。例如，打印服务器83可以与3D打印机装置81和交换装置84直接通信，并且同样地交换装置84可以与3D打印机装置81和打印服务器83直接通信。打印服务器83可以包括第二非暂时性计算机可读介质，所述第二非暂时性计算机可读介质用可加载到打印服务器83的存储器内的第二计算机程序产品编码并且包括用于命令3D打印机装置81通过一系列打印步骤直接打印到鞋面20上的第二软件编码部分以从计算机82上的CAD表示图89产生打印材料70的3D结果。按照实施方案，普通技术人员应理解，系统80可以需要计算机82和打印服务器83两者，或可以需要计算机82和打印服务器83中的仅一个。
按照实施方案，计算机82可以包括中央处理装置85、观察界面86(例如监视器或屏幕)、输入装置87和88(例如键盘和鼠标)、以及用于设计为鞋面20设计的打印输出的计算机辅助设计(“CAD”)表示图89的软件。如贯穿本公开所使用的，术语“计算机”意指单个计算机、计算机的部分计算资源、或两个或更多个彼此通信的计算机。因此，计算机82可以包括在中央处理装置85中的第一非暂时性计算机可读介质，该第一非暂时性计算机可读介质用可加载到计算机82的存储器内的第一计算机程序产品编码并且包括用于存储用于直接打印到鞋面20上的3D图案的第一软件编码部分。按照实施方案，计算机82可以用来准备用于鞋面20上的打印材料70的任何期望的打印图案或化学的CAD表示图89。
如图7中所示，3D打印机装置81包括用于容纳用于打印的鞋面20的托盘90。3D打印机装置81还可以包括至少一个打印头92、打印头可操作性组件94以及盖96。待从至少一个打印头92喷射的打印材料可以被存储或供应在隔室98中。按照实施方案，图7示出根据图6中示出的并且通过打印服务器83和/或计算机82实施的示例性的CAD表示图89打印在鞋面20上的打印材料70的完整图案。例如，打印头92还可以包括UV光产生机构，以用于随着打印头92经由打印头机动性组件94在鞋面20之上移动当通过打印头92打印时固化打印材料70。在完成打印到鞋面20上时，盖96可以打开并且鞋面20可以从3D打印机装置81移除。
与本领域已知的相反，所公开的方法的实施方案不需要在其上进行打印的疏水性的或以其他方式非润湿的表面。本领域的普通技术人员应理解，已知的3D打印系统在打印/建造3D物体之前需要在托盘或基底上的疏水性片材或释放层。此类疏水性片材或释放层可以预先存在于托盘或基底上，或可以是由3D打印系统本身提供的打印的疏水性材料。在已知的3D打印系统中，所需要的疏水性片材或释放层防止在打印/建造3D物体期间打印到托盘或基底上的打印材料变润湿并且因此允许当完成打印时从托盘或基底移除3D物体。然而，按照实施方案，3D打印机装置81不需要在其上进行打印的疏水性的或以其他方式非润湿的表面，因为3D打印直接打印到放置在托盘90上的材料(例如，鞋面20)上来完成。鞋面20(如果是示例性的织物材料)还可以是亲水性的。即，将打印材料70润湿并且粘附/结合/固化到鞋面20是期望的。在打印之后，鞋面20可以从托盘90移除，打印材料70被粘附/结合/固化到鞋面20，而不担心鞋面20或打印材料70胶着到托盘90。
与本领域已知的相反，所公开的方法的实施方案也不需要在其上进行打印的完全平坦或接近完全平坦的基底表面。本领域的普通技术人员应理解，已知的3D打印系统需要在其上进行打印的完全平坦或接近完全平坦的表面以便允许系统将3D物体打印/建造在平面表面上。然而，按照实施方案，即使鞋面20在3D打印机装置81内被大体放在托盘90上，鞋面20仍然可能由于其织物的针织或纺织而具有不平坦的表面或通常由于随后的加工和组装步骤的需要而具有不规则的表面拓扑结构。按照实施方案，3D打印机装置81可以对鞋面20的表面不规则性负责，并且通过调整打印头92和鞋面20之间的距离和在打印到鞋面20上期间从打印头92喷射的材料的尺寸/速率/分布中的一种或更多种来补偿任何此类的不规则性。即，打印可以直接发生当鞋面20的表面上，使得随后鞋面20可以从3D打印机装置81移除而丝毫不担心鞋面20中的表面不规则性。
例如，参考图8和图9，已知的3D打印技术需要在平坦的基底100上打印，该平坦的基底100具有放置/形成/打印于其上的释放层102。为了防止打印物体104粘附到基底100，释放层102被散布于打印物体104和基底100之间。释放层102可以是例如蜡纸或疏水性的打印材料层以便于从基底100移除打印物体104。如图9中所示，因此打印材料104的移除可以通过从基底100移除释放层102(如通过动作106所示)、随后从释放层102移除打印材料104(如通过动作108所示)来实现。因此，已知的3D打印技术需要在其上进行打印的平坦表面和防止在打印完成后打印材料胶着到基底的释放层两者。
与本领域已知的相反，图10和图11、以及同样地图12和图13示出按照实施方案的3D打印技术的一部分。例如，图10和图11示出放置在托盘90上的鞋面20的横截面视图。鞋面20被描绘成包括可以按照不同的方向放置的线(thread)22，然而线22可以以任何方式比如任何密度或厚度被配置以形成鞋面20。打印材料70可以包括被相继打印到鞋面20上的材料的一个或更多个层。按照实施方案，打印材料70可以在打印之后并且在固化之前被至少部分地吸收到鞋面20的表面区域110内。打印材料70在表面区域110中的部分吸收可以有助于将打印材料70胶着/结合到鞋面20。同样地，图12和13示出放置在托盘90上并且具有打印于其上的打印材料70的鞋面20的透视图。
如图11和13中所示并且按照实施方案，包含打印材料70的鞋面20的移除可以通过简单地将鞋面20远离托盘90提起来实现，如通过动作115所示。因为打印材料70被打印/沉积到鞋面20上并且可以被至少部分地吸收到表面区域110内，因此鞋面20可以充当“基底”，使得不存在对散布在鞋面20和打印材料70之间或托盘90和鞋面20之间的释放层的需求。即，将打印材料70变湿并且粘附/结合/固化到鞋面20是期望的并且被实现。在打印之后，鞋面20可以从托盘90移除，打印材料70被粘附/结合/固化到鞋面20，并且不担心鞋面20或打印材料70胶着到托盘90。按照实施方案，可以可选择地使用释放层，然而，例如如果鞋面20是如此薄的或包含特别低的密度的线22，使得打印材料70的部分可能在鞋面20的单个线22之间经过并且直接接触托盘90，则使用释放层是不大可能的。
按照实施方案，图14-17示出打印材料70的多个3D层在鞋面20上的打印序列的横截面图。例如，图14示出沉积到鞋面20上的打印材料70的第一层71。打印材料70可以以液滴124的形式经由喷嘴122从打印头120喷射或以其他方式排出。本领域的普通技术人员应认识到，液滴124的形式可以取决于从喷嘴122喷射或以其他方式排出的实际的材料而变化。因此，液滴124可以是任何粘度的液体材料、或甚至半固体的材料。按照实施方案，液滴124可以是适合用于3D打印系统80中的任何期望的材料或材料的相态。
仍参考图14，在某些实施方案中，第一层71可以通过UV光126固化，然而，在其他实施方案中，第一层71可以被沉积而不需要固化沉积的材料。取决于用于打印打印材料70的材料，材料可以以液体、半液体、或另外的凝胶状或粘性的相态被沉积。然后，因为多种原因，或为了实现期望的性质，例如为了增强打印材料70的耐久性、打印材料70胶着或结合到鞋面20，材料可以被至少部分地凝固或固化。因此，图14-17示出了作为用于在沉积打印材料70之后使用的示例性的固化剂的UV光126。本领域的普通技术人员应理解，UV光126可以在沉积第一层71之后立即或在其后的任何期望的时间被激活/应用，这取决于打印材料70的期望的图案/化学/厚度的性质。为了简单起见，示例性的图14-17示出在沉积每层之后被应用以固化打印材料70的UV光126。本领域的普通技术人员应认识到，取决于用于打印打印材料70的材料，固化打印材料70可以是可选择的。
仍参考图14并且与实施方案一致，打印材料70可以在固化之前被至少部分地吸收到鞋面20的表面区域110内。例如，可以允许打印材料70在沉积之后并且在用UV光126固化之前吸收到鞋面20内持续预定的时间量。本领域的普通技术人员应理解，这种预定的时间量将取决于用于打印材料70的材料而变化，因为吸收率可以受到鞋面20到沉积材料的润湿性或渗透性、在打印期间材料的粘度或温度以及材料从打印头92喷射到鞋面20上的压力或速度的影响。因此，按照实施方案，在沉积之后并且在可选择地用UV光126固化之前这种预定的时间量可以是基本上在沉积之后立即或可以被预期在沉积之后的若干秒或若干分钟内。
按照实施方案，图15示出沉积到层71上并且通过UV光126固化的打印材料70的第二层72。在固化之前，第二层72可以或可以不被部分地吸收到第一层71的一部分内。按照实施方案，第二层72(以及任何随后的层)不必仅仅被沉积在直接下层上。本领域的普通技术人员应理解，层的打印图案/厚度的变型是可预期的。例如，第二层72可以被沉积在鞋面20的任何期望的部分上，所述任何期望的部分可以包括层71的部分或完全的覆盖范围，或可以不包括层71的覆盖范围。例如，如果第二层72被部分地沉积在层71上并且被部分地沉积在鞋面20上，在任选的固化之前第二层72可以或可以不被部分地吸收到第一层71的一部分和鞋面20的一部分内。
按照实施方案，图16示出沉积到层72上并且可选择地通过UV光126固化的打印材料70的第三层73。在固化之前，如果这样打印，第三层73可以或可以不被部分地吸收到第二层72的至少一部分、第一层71的至少一部分和/或鞋面20的至少一部分内。同样地，图17示出沉积到层73上并且可选择地通过UV光126固化的打印材料70的第四层74。在可选择的固化之前，如果这样打印，第四层74可以或可以不被部分地吸收到第三层73的至少一部分、第二层72的至少一部分、第一层71的至少一部分和/或鞋面20的至少一部分内。按照实施方案，可以打印任何数目的层以形成打印材料70。还按照实施方案，在完成打印时鞋面20可以从托盘90移除，如图13中所示。
本领域的普通技术人员将认识到，形成打印材料70的打印层可以源自不同的材料、颜色、化学、可选择的填充物等，以便完全定制鞋面20的期望的性质。打印材料还可以包括具有掺合在层中的颜色梯度的层，或可以包括由于在打印打印材料70期间从打印头92喷射的材料的变化引起的弹性梯度。例如，打印材料70可以包括与高弹性材料的层交替的或联合的低弹性的打印材料层。按照实施方案，用于打印材料70的示例性的弹性模量可以在从约10MPa到约4,000MPa的范围中。按照实施方案，用于打印材料70的示例性的挠曲强度可以在从约35MPa到约300MPa的范围中。按照实施方案，用于打印材料70的示例性的挠曲模量可以在从约1,200MPa到约12,000MPa的范围中。并且，按照实施方案，用于打印材料70的示例性的抗张强度可以在从约0.5MPa到约150MPa的范围中。
本领域的普通技术人员还应认识到，形成打印材料70的打印层可以包括与具有至少第二颜色的层交替或联合的具有至少第一颜色的材料层。例如，打印材料70可以被设计成在鞋跟区域13中赋予高强度和低弹性，同时在趾部区域11中保持高的弹性和柔性，并且这些性质可以通过经由在鞋面20的任何表面上以任何期望的方式打印不同组合的材料和层而改变打印材料70的性质来实现。
按照实施方案，图18示出在系统80中3D打印之前放置在托盘90上的鞋面20的俯视图，并且图19示出显示了在托盘90上的鞋面20的图14的指示的部分的横截面视图。如在图18和图19中所示，鞋面20可以在3D打印机81中在托盘90上被定位成大体上平坦的。鞋面20还可以用基准标记(fiduciary mark)(未示出)定位并且对齐以协调与来自计算机82的CAD表示图89的对齐以利于精确打印。
按照实施方案，图20示出在系统80中3D打印之后放置在托盘90上的鞋面20的俯视图，并且图21示出显示了鞋面20上的示例性的打印材料70的图20的指示的部分的横截面视图。如在图20和21中所示，根据在图6中示出的系统80的实施中来自计算机82的期望的CAD表示图89，打印材料70以任何期望的图案或数量的层被沉积在鞋面20上。应认识到的是，如图21中所示，打印材料70可以如示出的看起来是材料的一种连续沉积物，然而其实际上可以包括相继打印的材料的多个层以形成导致如示出的打印材料70的期望的打印图案。
类似地并且按照实施方案，图22示出在将3D鞋底结构30打印到鞋面20的底部表面上之后的鞋类物品的正视图。如图22中所示，在打印到鞋面20上之后，鞋面20可以另外被形成或操纵并且然后被放置在保持器91上，其中在系统80中在3D打印之前鞋面20可以然后被插入、放置、或安装在托盘90之中或之上。然后，根据在实施图6中示出的系统80时来自计算机82的期望的CAD表示图89，打印的鞋底材料79以任何期望的图案或数量的层被沉积在鞋面20上。应认识到的是，如图22中示出并且关于图26-39在下文中更详细地描述的打印的鞋底材料79可以包括相继打印的材料的多个层以形成导致如示出的打印的鞋底材料79的期望的打印图案。
例如，按照实施方案，图23示出使用系统80以产生如参考图20和21示出并且描述的打印材料70的示例性的打印任务300。图23中的打印任务300将与图24中示出的示例性的工艺流程400相一致地另外描述。
图24示出按照实施方案的用于3D打印到鞋面20上的示例性工艺400。应理解的是，工艺中的某些或全部的步骤可以由鞋类、服装、或装备的制造商或经营商完成。在其他情况下，某些步骤可以由制造商实现并且其他步骤可以由另外的团体实现，该另外的团体包括另外的制造商、经营商、零售商或任何其他的实体。在某些情况下，步骤中的一个或更多个可以是可选择的。在其他情况下，某些步骤可以以不同的次序完成。
如图24中所示，用于3D打印到鞋面20上的示例性工艺400开始于步骤402。在步骤402中，计算机82可以被用来设计打印图案并且形成图22中示出的CAD表示图89。CAD表示图89可以是在任何表面比如鞋面20上的任何期望的打印任务。本领域的普通技术人员应认识到，CAD表示图89虽然被示出为用于将材料打印到鞋面20上的设计，但也可以被用来准备用于将鞋底结构打印到鞋面20的底部表面上的设计。
在步骤404中，3D打印被实现到鞋面20的至少第一表面上，随后在步骤406中将鞋底结构打印到鞋面20的至少第二表面上。最后，在步骤408中，在完成3D打印之后进行检查或质量控制。
如图25中所示，步骤404被更详细地解释。在步骤2502中，计算机82可以被用来设计打印图案并且在用于将鞋底结构打印到鞋面20的底部表面上的设计中形成CAD表示图89。
在步骤2504中，可以经由任选的交换装置84向打印服务器83提供CAD表示图89。打印服务器83可以将CAD表示图89处理成任何数目的程序片(slice)310，该程序片310被设计成实现在3D打印机81中将打印材料70进行3D打印成任何期望的图案或厚度。本领域的普通技术人员应认识到，程序片310可以是被设计成对应于形成打印材料70的材料的实际打印层(比如，例如参考图14-17示出并且描述的层71-74)的表示。
在步骤2506中，织物材料比如鞋面20可以在托盘90上被插入3D打印机装置81中，如图7中所示。在步骤2508中，织物材料比如鞋面20可以如上文关于图18描述的被定位成便于精确打印任何期望的CAD表示图89和任何数目的程序片310。
在步骤2510中，3D打印机81执行打印到织物材料比如鞋面20上，其利用由计算机82和打印服务器83提供的程序片310作为用于打印并且固化形成打印材料70的多层材料(比如在图10-13中示出的那些)的向导。如上文讨论的，打印可以包括将树脂、丙烯酸或墨汁材料打印到织物上，其中材料被粘附/结合到织物并且其中当被折曲、轧制、加工或经受另外的组装工艺/步骤时材料通常不脱层。按照步骤2510，打印材料70可以是墨汁、树脂、丙烯酸、聚合物、热塑性材料、热固性材料、光固化材料或其组合。打印材料70还可以包括填充物材料(未示出)以在使用程序片310打印的一个或更多个层中将强化或美学方面赋予打印材料70。例如，被包含在打印材料70中的填充物材料可以是被设计以赋予期望的颜色或颜色图案或过渡的粉末状的材料或染料、金属的或塑料的颗粒或刨花、或任何其他的粉末状的矿物、金属或塑料。因此，按照实施方案，在步骤2510中打印的打印材料70可以是复合材料。
在步骤2512中，可以定期地评估在3D打印机81中打印的进展。例如，人们可以在材料的若干层被打印并且被固化之后评估打印进展，如例如在图14-17中所示。
在步骤2514中，如果期望的打印未完成，或如果在打印期间需要调整，织物材料比如鞋面20可以在托盘90上被重新定位并且被重新对齐以通过继续回到步骤2510来促进打印期望的CAD表示图89。
在步骤2516中，如果期望的打印完成，织物材料比如鞋面20可以被检查并且通过用图11和图13中示出的动作115将鞋面20离开托盘90提起来从3D打印机81移除。在步骤2516中，期望的打印可以如图20和21中所示的出现，其中打印材料70如果被形成为任何期望的图案和厚度，并且可以或可以不被部分地吸收到鞋面20的表面的一部分110内。
如图26中所示，步骤406被更详细地解释。在步骤2602中，鞋面20可以被形成为如稍后关于图27-31描述的第二形状以准备用于将鞋底结构30打印到鞋类物品10上。在步骤2604中，形成的鞋面20可以被放置到保持器91上以准备用于将鞋底结构30打印到鞋类物品10上，如稍后关于图32和图33描述的。
在步骤2606中，保持形成的鞋面20的保持器91可以在托盘90上被插入3D打印机装置81中，这类似于图7中示出的那些并且如图32和33中的预打印阶段中和图22中的鞋底结构30的打印后阶段中所示。在步骤2608中，保持鞋面20的保持器91可以如关于图18的上文描述地被定位以利于精确打印任何期望的CAD表示图89和任何数目的程序片310。
在步骤2610中，3D打印机81执行打印鞋底结构到形成的鞋面20的底部表面上，这使用由计算机82和打印服务器83提供的程序片310作为用于打印并且固化比如在图10-13中示出的那些的多层材料的向导。如上文讨论，打印可以包括将树脂、丙烯酸或墨汁材料打印到织物上，其中材料被粘附/结合到织物并且其中当被折曲、轧制、加工或经受另外的组装工艺/步骤时材料通常不脱层。按照实施方案，打印的鞋底结构也可以包括填充物材料(未示出)以在使用程序片310打印的一个或更多个层中将强化或美学方面赋予鞋底结构。例如，填充物材料可以是被设计以赋予期望的颜色或颜色图案或过渡的粉末状的材料或染料、金属的或塑料的颗粒或刨花、或任何其他的粉末状的矿物、金属或塑料。因此，按照实施方案，在步骤2610中打印的鞋底结构可以是复合材料。
在步骤2612中，在3D打印机81中打印的进展可以被定期地评估。例如，人们可以在材料的若干层被打印并且被固化之后评估打印进展，如例如在图30-33中所示。
在步骤2614中，如果期望的打印未完成，或如果在打印期间需要调整，保持鞋面20的保持器91可以在托盘90上被重新定位并且被重新对齐、或用于3D打印的打印材料可以被改变，以通过继续回到步骤2610来促进打印期望的CAD表示图89。
在步骤2616中，如果期望的打印完成，打印的鞋底结构79可以被检查并且保持器91从3D打印机81移除。在步骤2616中，例如，期望的打印可以以任何期望的形状、图案、或厚度出现，如图39或45中所示，并且可以或可以不被部分地吸收到鞋面20的底部表面的一部分内。
按照实施方案，图27示出在打印打印材料70之后并且在将鞋底结构30打印在鞋类10上之前(如图1-5中示出的)被大体上平坦地放置的包括鞋舌60和鞋带孔41的鞋面20的大致的平面图。如图27中所示，鞋面20可以包含织物23的一个或更多个区域，该织物23的一个或更多个区域可以包含或可以不包含打印材料70，以便促进形成用于打印鞋底结构30的鞋面20。
例如，图28示出在制造鞋类10的示例性的组装工艺的一部分期间包括鞋舌60、鞋带孔41、打印材料70以及鞋垫33的鞋面20。如图28中所示，在打印打印材料70之后，鞋面20可以被形成并且被成形，以准备用于与鞋垫33配合并且连接到鞋垫33。此外，如图29中所示，并且按照实施方案，然后，鞋面20以斯创贝尔缝合(Strobel-stitch)34连接到鞋垫33以完成使鞋面20形成为第二形状。然后，鞋面20和鞋垫33可以被另外操纵以呈现鞋垫33的底部表面以用于鞋底材料的另外的打印步骤，如图32中所示并且如下文中进一步描述。
此外，例如，类似于图27和图28，图30示出在制造鞋类10的示例性的组装工艺的一部分期间包括鞋舌60、鞋带孔41、打印材料70以及织物23的鞋面20。如图30中所示，在打印之后鞋面20可以被形成并且被成形，以准备用于打印鞋底结构30。如图30中所示，织物23可以包围鞋面20的包含打印材料70的区域，并且可以是鞋面20的一部分。此外，如图31中所示，并且按照实施方案，在打印到鞋面20上之后，包括织物23的鞋面20可以被形成并且被成形，使得织物23的各区域被随后折叠在鞋面20之下并且用线缝合(line stitch)35连接以完成使鞋面20形成为第二形状。然后，鞋面20可以被另外操纵以呈现底部表面以用于鞋底材料的另外的打印步骤，如图33中所示，如下文中进一步描述。
应理解的是，为了简化贯穿该公开的插图，鞋类10的组件的某些示出的元件可以变化或可以不被示出。例如，鞋楦(last)可以或可以不被用来在图32和33中示出的托盘90中保持鞋面20。可选择地，可以包括其他另外的元件或组装步骤。例如，使用热成形应用，比如，如在美国专利第8,028,440号中公开的聚合物热密封接缝胶带(其通过引用被并入本文)，鞋面20可以被连接到鞋垫33。此外，例如，使用一种或更多种真空成形方法，比如在美国专利第8,162,022号和在相关的并且允许的美国专利应用第13/352,717号中公开的那些(这两者也都通过引用被并入本文)，鞋面20可以被连接到鞋垫33。
按照实施方案，图34-37示出在鞋面20的底部表面上为了形成鞋底结构30的打印的鞋底材料79的多个3D层的打印序列的横截面视图。例如，图34示出被沉积到鞋面20上的打印的鞋底材料79的第一层75。如上文关于图14-17描述的，打印的鞋底材料79可以以液滴124的形式经由喷嘴122从打印头120喷射或以其他方式放出。本领域的普通技术人员应认识到，液滴124的形式可以取决于从喷嘴122喷射或以其他方式放出的实际的材料而变化。因此，液滴124可以是任何粘度的液体材料或甚至半固体的材料。按照实施方案，液滴124可以是适合用于3D打印系统80的任何期望的材料或材料相态。
还参考图34，在某些实施方案中，第一层75可以通过UV光126固化，然而，在其他实施方案中，第一层75可以被沉积而不需要固化沉积的材料。取决于用于打印打印的鞋底材料79的材料，材料可以以液体、半液体或另外的凝胶状或粘性的相态被沉积。然后，材料可以被至少部分地凝固，或固化，因为多种原因，或为了实现期望的性质例如，为了增强打印的鞋底材料79的耐久性、打印的鞋底材料79向鞋面20的胶着或结合。因此，图34-37示出UV光126作为用于在沉积打印的鞋底材料79之后使用的示例性的固化剂。本领域的普通技术人员应理解，UV光126可以接在沉积第一层75之后立即或在其后的任何期望的时间被激活/施加，这取决于打印的鞋底材料79的期望的图案/化学/厚度的性质。为了简单起见，示例性的图34-37示出在沉积每层之后被施加以固化打印的鞋底材料79的UV光126。本领域的普通技术人员将认识到固化打印的鞋底材料79可以是可选择的，这取决于用于打印打印的鞋底材料79的材料。
仍参考图34，并且按照实施方案，打印的鞋底材料79可以在固化之前至少部分地吸收到线22的表面区域210内。例如，在沉积之后并且在用UV光126固化之前，打印的鞋底材料79可以被允许吸收到线22内持续预定的时间量。本领域的普通技术人员应理解，这种预定的时间量将取决于用于打印的鞋底材料79的材料而变化，因为吸收率可以受到线22到沉积材料的润湿性或渗透性、在打印期间材料的粘度或温度以及材料从打印头92喷射到线22上的压力或速度的影响。因此，按照实施方案，在沉积之后并且在用UV光126可选择地固化之前，这种预定的时间量可以是基本上在沉积之后立即或可以被预期在沉积后的若干秒或若干分钟。
按照实施方案，图35示出沉积到层71上并且通过UV光126固化的打印的鞋底材料79的第二层76。在固化之前，第二层76可以或可以不被部分地吸收到第一层75的一部分内。按照实施方案，第二层76(以及任何随后的层)不必仅仅被沉积在直接下层上。本领域的普通技术人员应理解，层的打印图案/厚度的变型是可预期的。例如，第二层76可以沉积在鞋面20的任何期望的部分上，该鞋面20的任何期望的部分可以包括层75的部分或完全的覆盖范围，或可以不包括层75的覆盖范围。例如，如果第二层76被部分地沉积在层75上并且被部分地沉积在鞋面20上，在可选择地固化之前第二层76可以或可以不被部分地吸收到第一层75的一部分和鞋面20的一部分内。
按照实施方案，图36示出沉积到层76上并且可选择地通过UV光126固化的打印的鞋底材料79的第三层77。在固化之前，如果这样打印，则第三层77可以或可以不被部分地吸收到第二层76的至少一部分、第一层75的至少一部分和/或鞋面20的至少一部分内。同样地，图37示出沉积到层77上并且可选择地通过UV光126固化的打印的鞋底材料79的第四层78。在可选择地固化之前，如果这样打印，则第四层78可以或可以不被部分地吸收到第三层77的至少一部分、第二层76的至少一部分、第一层75的至少一部分和/或鞋面20的至少一部分内。按照实施方案，可以打印任何数目的层以形成打印的鞋底材料79。还按照实施方案，在完成打印时鞋面20可以从托盘90移除。
本领域的普通技术人员应认识到，形成打印的鞋底材料79的打印层可以源自不同的材料、颜色、化学、可选择的填充物等，以便完全定制鞋底结构30的期望的性质。打印的鞋底材料79还可以包括具有掺合在各层中的颜色梯度的层，或可以包括由于在打印打印的鞋底材料79期间从打印头92喷射的材料的变化引起的弹性梯度。例如，打印的鞋底材料79可以包括与高弹性材料层交替的或联合的低弹性打印材料层。按照实施方案，用于打印的鞋底材料79的示例性的弹性模量可以在从约10MPa到约4,000MPa的范围中。按照实施方案，用于打印的鞋底材料79的示例性的挠曲强度可以在从约35MPa到约300MPa的范围中。按照实施方案，用于打印的鞋底材料79的示例性的挠曲模量可以在从约1,200MPa到约12,000MPa的范围中。并且，按照实施方案，用于打印的鞋底材料79的示例性的抗张强度可以在从约0.5MPa到约150MPa的范围中。
本领域的普通技术人员还应认识到，形成打印的鞋底材料79的打印层可以包括与具有至少第二颜色的层交替或联合的具有至少第一颜色的材料层。例如，打印的鞋底材料79可以被设计成在鞋底结构30的鞋跟区域13中赋予高强度和低弹性，同时在鞋底结构30的趾部区域11中保持高的弹性和柔性，并且此类性质可以借助于通过在鞋面20的任何表面上以任何期望的方式打印不同组合的材料和层而改变打印的鞋底材料79的性质来实现。
例如，图38示出打印的鞋底材料79的一部分的透视图，其示出当鞋面20被形成为用于3D打印鞋底结构30的第二形状时线22被弯曲。按照实施方案，如在上文的示例中描述的，在打印的鞋底材料79中示出了第一打印的层75、第二打印的层76、第三打印的层77以及第四打印的层78的变型。图38中示出的示例性的变型示出打印的鞋底材料79中的凸起和凹进特征以及变化的厚度的组合。此类变型可以被用来增强鞋底结构30的任何期望的性质，比如，例如当鞋类10被穿用时增加鞋底结构30对地面的抓力。
按照实施方案，图39示出鞋类10的透视图，其示出在打印关于图34-37的上文描述的打印的鞋底材料79的示例性的布置/图案之后的鞋底结构30。如图39中所示，示出打印的鞋底材料79的若干层，包括示例性的第一层3402、示例性的第二层3404、示例性的第三层3406、以及示例性的第四层3408。根据实施方案，第一层3402、第二层3404、第三层3406以及第四层3408可以分别对应于如在图34-37中示出并且关于图34-37描述的第一层75、第二层76、第三层77、以及第四层78。然而，本领域的普通技术人员应认识到这些层不一定如此对应。
此外，打印的鞋底材料79中的示例性的变型在图39中以示例性的凸起特征3410和示例性的凹进特征3412的形式示出。按照实施方案，凸起特征3410和凹进特征3412可以对应于如在图38的透视图中示出的第三层77和第四层78中的特征。然而，本领域的普通技术人员将认识到这些层不一定如此对应。本领域的普通技术人员还应认识到，虽然示例性的鞋底结构30通过打印的鞋底材料79描绘，但是通过将打印的鞋底材料79选择性地打印到鞋面20的底部上可以形成任何期望的形状、图案、厚度、构造等。例如，应认识到的是，如图22、图39以及图45中示出的打印的鞋底材料79可以看起来是材料的一种连续沉积物，或打印的鞋底材料79实际上可以包括相继打印的材料的多个层以形成导致如示出的打印的鞋底材料79的期望的打印图案。
按照实施方案，类似于图20和27，图40示出在3D打印可选择的图案之后并且在完成鞋类组装之前的鞋面20的透视图。因此，图40示出在使用系统80和工艺400打印的鞋面20上的第一打印材料510和第二打印材料520。为了参考，在图40中示出示例性的打印方向XY和Z。按照实施方案，第一打印材料510和第二打印材料520可以是不同的材料。例如，第一打印材料510可以是薄的抗磨损性材料。此外，例如，第二打印材料520可以是被设计成向鞋面20的一部分提供结构支撑的较厚的刚性材料。第一打印材料510和第二打印材料520可以布置在鞋面20的任何期望的一个或多个部分上。
第一打印材料510和第二打印材料520可以被打印到鞋面20以基于用于鞋面的特定部分和作为整体的鞋类物品的期望的性质赋予定制的性质，比如增加的强度、刚性、支撑、柔性、抗磨损性或其变型。例如，图41-45示出具有布置在鞋面20上的第一打印材料510和第二打印材料520的鞋类10。按照实施方案，第一打印材料510和第二打印材料520可以通过将材料以任何期望的图案、形状或覆盖范围直接3D打印并且固化到鞋面20上来形成。可以根据示例性的系统80和示例性的工艺400进行第一打印材料510和第二打印材料520的打印和固化。同样地，如关于图1-5类似地讨论的，第一打印材料510和第二打印材料520的各个部分可以被互连，但也可以不被互连。虽然在图40-45中第一打印材料510和第二打印材料520通常被示出分别在鞋面20的鞋前部区域和鞋跟区域中，但是本领域的普通技术人员应认识到，第一打印材料510和第二打印材料520或一种或更多种另外的打印材料(未示出)也可以被打印在鞋类10的鞋中部区域或任何其他区域中。按照实施方案，第一打印材料510和第二打印材料520被粘附或以其他方式结合到鞋面20，可以被至少部分地吸收到鞋面20的表面内，并且可以在鞋面20上被形成在一个或更多个连贯的或不连贯的层中。在打印第一打印材料510和第二打印材料520之后，鞋面20可以被成形以用于另外打印鞋底材料，如在图28-33中的描绘中示出的。
如在图41-45中的鞋类10的各个视图中所示，例如，鞋类10可以包括作为位于鞋前部区域11和鞋中部区域12中的任一个或两个中的一个或更多个抗磨损性衬垫的第一打印材料510，并且第一打印材料510可以用于保护鞋类10，例如，当参与足球运动时。同样地，第二打印材料520可以是被定制以向鞋类10的鞋跟区域13提供强度和支撑的强化的刚性材料。按照实施方案，此外，第一打印材料510可以比第二打印材料520薄。然而，本领域的普通技术人员应认识到，第一打印材料510和第二打印材料520的厚度可以不同或相同，这取决于鞋类10的期望的应用或用途。
图41-45还示出用于鞋底结构30上的特征的可选择的图案，例如，如用于某些运动鞋中的加防滑钉的着地面图案。例如，图41-45不同地示出打印在层3704上的着地面图案3702以及结构3706、结构3708和结构3710以形成图43和45中示出的多层的复杂的防滑钉结构3712。本领域的普通技术人员应认识到，使用在本公开中描述或以其他方式适合用于3D打印系统中的任何期望的打印材料，通过任何数目的分开地、相继地、连续地或连贯地打印的层，可以以任何期望的图案、形状或厚度打印包括复杂的楔子结构3712的层。
本领域的普通技术人员应认识到，按照实施方案的打印材料可以具有结构方面、视觉或美学方面、或两者。例如，按照实施方案的打印材料可以是在鞋类10的鞋中部区域或任何其他区域中的视觉的或装饰性的标记、徽标、图形、或反射体(reflector)。同样地，例如，按照实施方案的打印材料可以是结构性材料，以将强度、抗磨损性、保护性、或刚度赋予鞋类10的一个或更多个区域。按照实施方案，打印材料可以具有用于鞋类10的第一部分的第一特性、以及用于鞋类10的第二部分的第二特性、用于鞋类10的第三部分的第三特性等、或用于鞋类10的一个或更多个另外的区域的其他另外的特性。
因此，例如，如图在41-45中和通常在其他图中所示，并且按照实施方案，鞋类10可以通过以下来制造：设计用于打印到鞋面20上的至少第一三维图案和第二三维图案(比如，图6中示出的一个或更多个CAD表示图89)；向打印服务器83提供至少第一三维图案和第二三维图案；将鞋面20的至少第一部分定位在系统80的3D打印机装置81的托盘90上，该第一部分在托盘90上被定位成大体上平坦的；使鞋面20的第一部分与第一图案对齐(如例如在图18中示出)；使用设计的第一图案将具有第一材料性质的第一打印材料510的至少一层直接打印到鞋面20的第一部分上；允许该第一打印材料510的至少一层被至少部分地吸收到鞋面20的表面的第一部分内；固化第一打印材料510的至少一层；将鞋面20的至少第二部分定位在托盘90上，第二部分在托盘90上被定位成大体上平坦的；使鞋面的第二部分与第二图案对齐(如例如在图18中类似地示出)；使用设计的第二图案将具有第二材料性质的第二打印材料520的至少一层直接打印到鞋面20的第二部分上；允许第二打印材料520的至少一层被至少部分地吸收到鞋面20的表面的第二部分内；固化第二打印材料520的至少一层；从3D打印机装置81移除鞋面20；以及使用打印的鞋面和选自鞋垫33、鞋底夹层31、以及鞋外底32(如例如在图5、图28、以及图29中类似地示出的)的至少一种鞋类部件组装鞋类10。此外，本领域的普通技术人员应认识到，按照实施方案，可以打印鞋底夹层31和鞋外底32的特征、部件、或整个结构，如例如在图24的步骤406中、在图26中以及在图34-39和图45中所示。
本领域的普通技术人员应认识到，贯穿本公开描述的系统和方法可以被用来将任何期望的图案、层、或材料直接3D打印到织物材料上，这允许在织物上建造结构以用于服装应用。
虽然已经描述多个实施方案，本描述被意图是示例性的而不是限制性的，并且将对本领域的普通技术人员明显的是，在本公开内容的范围之内的多个更多的实施方案和实施方式是可能的。意图的是，所有此类另外的系统、方法、特征以及优点被包括在本描述和本概述之内、在本公开内容的范围之内、并且被以下的权利要求保护。

Claims (39)

1.一种三维打印和组装鞋类物品的方法，包括：
设计用于打印到所述鞋类物品上的至少一种第一三维图案和至少一种第二三维图案；
将所述鞋类物品的第一织物部分定位在三维打印系统中的托盘上，所述第一织物部分是所述鞋类物品的鞋面的侧面的至少一部分并且在所述托盘上被定位成大体上平坦的以提供第一织物打印基底；
使用所述至少一种第一三维图案将至少一种第一三维材料直接打印到所述鞋类物品的所述第一织物部分上；
固化所述至少一种第一三维材料；
将包括所述第一织物部分的所述鞋类物品的所述鞋面形成为第二形状；
将所述鞋类物品的第二织物部分定位在所述托盘上，所述第二织物部分是所述鞋类物品的所述鞋面的底部的至少一部分并且被定位在所述托盘上以提供第二织物打印基底以用于打印所述鞋类物品的鞋底；
使用所述至少一种第二三维图案将至少一种第二三维材料直接打印到所述物品的所述第二织物部分上以形成所述鞋类物品的所述鞋底；
固化所述至少一种第二三维材料；以及
从所述三维打印系统移除所述鞋类物品，其中所述第一织物打印基底和所述第二织物打印基底是所述鞋类物品的部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述至少一种第一三维材料打印到所述第一织物部分上包括打印所述至少一种第一三维材料的至少一层，并且其中将所述至少一种第二三维材料打印到所述第二织物部分上包括打印所述至少一种第二三维材料的至少一层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中打印所述至少一种第一三维材料和所述至少一种第二三维材料包括：
允许在固化所述至少一种第一三维材料之前将所述至少一种第一三维材料至少部分地吸收到所述鞋类物品的所述第一织物部分内；以及
允许在固化所述至少一种第二三维材料之前将所述至少一种第二三维材料至少部分地吸收到所述鞋类物品的所述第二织物部分内。
4.根据权利要求1所述的方法，其中将至少一种第一三维材料打印到所述鞋类物品的所述第一织物部分上还包括：
打印所述至少一种第一三维材料的第一层；
允许所述至少一种第一三维材料的所述第一层至少部分地吸收到所述鞋类物品的所述第一织物部分内；
固化所述至少一种第一三维材料的所述第一层；
将所述至少一种第一三维材料的至少一个另外的层打印在所述至少一种第一三维材料的固化的第一层上；以及
固化所述至少一种第一三维材料的所述至少一个另外的层。
5.根据权利要求1所述的方法，其中将至少一种第二三维材料打印到所述鞋类物品的所述第二织物部分上还包括：
打印所述至少一种第二三维材料的第一层；
允许所述至少一种第二三维材料的所述第一层至少部分地吸收到所述鞋类物品的所述第二织物部分内；
固化所述至少一种第二三维材料的所述第一层；
将所述至少一种第二三维材料的至少一个另外的层打印在所述至少一种第二三维材料的固化的第一层上；以及
固化所述至少一种第二三维材料的所述至少一个另外的层。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述至少一种第一三维材料的所述第一层具有第一弹性模量并且所述至少一种第一三维材料的所述至少一个另外的层具有不同于所述第一弹性模量的第二弹性模量。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一种第二三维材料的所述第一层具有第三弹性模量并且所述至少一种第二三维材料的所述至少一个另外的层具有不同于所述第三弹性模量的第四弹性模量。
8.根据权利要求4所述的方法，其中所述至少一种第一三维材料的所述第一层具有第一颜色并且所述至少一种第一三维材料的所述至少一个另外的层具有第二颜色。
9.根据权利要求4所述的方法，其中所述至少一种第二三维材料的所述第一层具有第三颜色并且所述至少一种第二三维材料的所述至少一个另外的层具有第四颜色。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述鞋类物品的所述第一织物部分和所述第二织物部分中的每个包括以下中的至少一种：纺织品、天然织物、合成织物、针织物、织造材料、非织造材料、网眼物、皮革、合成皮革、聚合物、橡胶以及泡沫。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述鞋类物品的所述第二织物部分具有至少一个不规则表面，所述至少一个不规则表面具有不规则的表面拓扑结构。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述至少一个不规则表面是打印发生在其上的所述第二织物打印基底；并且
其中打印所述至少一种第二三维材料包括通过调节以下中的至少一种来补偿在所述至少一个不规则表面中的不规则性，即，调节打印头和所述至少一个不规则表面之间的距离，和调节从所述打印头喷射的材料的尺寸、速率和分布中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的方法，其中移除所述鞋类物品不需要释放层。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种第一三维材料和所述至少一种第二三维材料各自包括以下中的至少一种：墨汁、树脂、丙烯酸、聚合物、热塑性材料、热固性材料以及光固化材料。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种第一三维材料还包括第一填充物材料，并且所述至少一种第二三维材料还包括第二填充物材料。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种第一三维材料被粘附或被结合到所述鞋类物品的所述第一织物部分，并且
其中所述至少一种第二三维材料被粘附或被结合到所述鞋类物品的所述第二织物部分。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种第一三维材料和所述至少一种第二三维材料各自选自由以下组成的组：墨汁、树脂、丙烯酸、聚合物、热塑性材料、热固性材料以及光固化材料。
18.一种制造鞋类物品的方法，包括：
设计用于打印到鞋面上的至少一种第一三维图案和用于打印鞋底的至少一种第二三维图案；
向打印服务器提供所述至少一种第一三维图案和所述至少一种第二三维图案；
将所述鞋面的至少第一织物部分定位在三维打印系统中的托盘上，所述鞋面的所述第一织物部分在所述托盘上被定位成大体上平坦的以提供第一织物打印基底；
使所述托盘上的所述鞋面的所述第一织物部分与所述至少一种第一三维图案对齐；
使用在所述打印服务器上的所述至少一种第一三维图案和所述三维打印系统将至少一种第一三维材料直接打印到所述鞋面的所述第一织物部分上；
固化所述至少一种第一三维材料；
从所述三维打印系统移除所述鞋面；
将所述鞋面形成为第二形状；
将形成的鞋面放置在保持器上；
将所述保持器定位在所述托盘上，所述保持器在所述托盘上被定位成呈现作为第二织物打印基底的形成的鞋面的鞋底表面织物部分以用于打印所述鞋底；
使所述托盘上的所述保持器与所述至少一种第二三维图案对齐；
使用在所述打印服务器上的所述至少一种第二三维图案和所述三维打印系统用至少一种第二三维材料将所述鞋底直接打印到形成的鞋面的所述鞋底表面织物部分上；
固化所述至少一种第二三维材料；
从所述三维打印系统移除所述保持器；以及
从所述保持器移除制造的鞋类物品，其中所述第一织物打印基底和所述第二织物打印基底是所述鞋类物品的部分。
19.根据权利要求18所述的方法，其中将所述至少一种第一三维材料打印到所述第一织物部分上包括打印所述至少一种第一三维材料的至少一层，并且
其中将所述至少一种第二三维材料打印到所述鞋底表面织物部分上包括打印所述第二三维材料的至少一层。
20.根据权利要求18所述的方法，其中打印所述至少一种第一三维材料和所述至少一种第二三维材料包括：
允许在固化所述至少一种第一三维材料之前将所述至少一种第一三维材料至少部分地吸收到所述鞋类物品的所述第一织物部分内；以及
允许在固化所述至少一种第二三维材料之前将所述至少一种第二三维材料至少部分地吸收到所述鞋类物品的所述鞋底表面织物部分内。
21.根据权利要求18所述的方法，其中打印到所述鞋面的所述第一织物部分上还包括：
打印所述至少一种第一三维材料的第一层；
允许所述至少一种第一三维材料的所述第一层至少部分地吸收到所述鞋面的所述第一织物部分内；
固化所述至少一种第一三维材料的所述第一层；
将所述至少一种第一三维材料的至少一个另外的层打印在所述至少一种第一三维材料的固化的第一层上；以及
固化所述至少一种第一三维材料的所述至少一个另外的层。
22.根据权利要求21所述的方法，其中用至少一种第二三维材料将所述鞋底直接打印到形成的鞋面的所述鞋底表面织物部分上还包括：
打印所述至少一种第二三维材料的第一层；
允许所述至少一种第二三维材料的所述第一层至少部分地吸收到形成的鞋面的所述鞋底表面织物部分内；
固化所述至少一种第二三维材料的所述第一层；
将所述至少一种第二三维材料的至少一个另外的层打印在所述至少一种第二三维材料的固化的第一层上；以及
固化所述至少一种第二三维材料的所述至少一个另外的层。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述至少一种第一三维材料的所述第一层具有第一弹性模量并且所述至少一种第一三维材料的所述至少一个另外的层具有不同于所述第一弹性模量的第二弹性模量。
24.根据权利要求22所述的方法，其中所述至少一种第二三维材料的所述第一层具有第三弹性模量并且所述至少一种第二三维材料的所述至少一个另外的层具有不同于所述第三弹性模量的第四弹性模量。
25.根据权利要求18所述的方法，其中所述鞋面的所述第一织物部分和所述鞋底表面织物部分中的每个包括以下中的至少一种：纺织品、天然织物、合成织物、针织物、织造材料、非织造材料、网眼物、皮革、合成皮革、聚合物、橡胶以及泡沫。
26.根据权利要求18所述的方法，其中所述鞋面的所述鞋底表面织物部分具有至少一个不规则表面，所述至少一个不规则表面具有不规则的表面拓扑结构。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述至少一个不规则表面是打印发生在其上的所述第二织物打印基底；并且
其中用所述至少一种第二三维材料打印所述鞋底包括通过调节以下中的至少一种来补偿在所述至少一个不规则表面中的不规则性，即，调节打印头和所述至少一个不规则表面之间的距离，和调节从所述打印头喷射的材料的尺寸、速率和分布中的至少一种。
28.根据权利要求18所述的方法，其中移除所述鞋面不需要布置在所述至少一种第一三维材料和所述托盘之间的释放层。
29.根据权利要求18所述的方法，其中所述至少一种第一三维材料和所述至少一种第二三维材料各自包括以下中的至少一种：墨汁、树脂、丙烯酸、聚合物、热塑性材料、热固性材料以及光固化材料。
30.根据权利要求18所述的方法，其中所述至少一种第一三维材料还包括第一填充物材料，并且所述至少一种第二三维材料还包括第二填充物材料。
31.根据权利要求18所述的方法，其中所述至少一种第一三维材料被粘附或被结合到所述鞋面的所述第一织物部分，并且
其中所述至少一种第二三维材料被粘附或被结合到所述鞋面的所述鞋底表面织物部分。
32.根据权利要求18所述的方法，其中打印所述至少一种第一三维材料还包括打印具有在所述至少一种第一三维材料的至少一个区域内的弹性模量的第一梯度的所述至少一种第一三维材料。
33.根据权利要求18所述的方法，其中打印所述至少一种第二三维材料还包括打印具有在所述至少一种第二三维材料的至少一个区域内的弹性模量的第二梯度的所述至少一种第二三维材料。
34.根据权利要求32所述的方法，其中打印所述至少一种第一三维材料的所述至少一个另外的层还包括打印具有随所述至少一种第一三维材料的深度或长度变化而变化的弹性模量的多个层。
35.根据权利要求33所述的方法，其中打印所述至少一种第二三维材料的所述至少一个另外的层还包括打印具有随所述至少一种第二三维材料的深度或长度变化而变化的弹性模量的多个层。
36.根据权利要求18所述的方法，其中使所述托盘上的所述保持器对齐包括：
使所述托盘上的所述保持器对齐，使得形成的鞋面的所述鞋底表面织物部分被布置在x-y平面中，在所述x-y平面中发生用所述至少一种第二三维材料打印所述鞋底；
定期地评估打印的进展；以及
使所述托盘上的所述保持器重新对齐以利于打印所述至少一种第二三维图案。
37.根据权利要求36所述的方法，其中使所述托盘上的所述保持器对齐使得形成的鞋面的所述鞋底表面织物部分被布置在x-y平面中，包括将所述保持器定位在所述托盘的水平上表面中的开口中，其中所述鞋底表面织物部分与所述水平上表面大体上齐平，在所述x-y平面中发生用所述至少一种第二三维材料打印所述鞋底。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述保持器包括鞋楦。
39.根据权利要求18所述的方法，其中所述至少一种第一三维材料和所述至少一种第二三维材料各自选自由以下组成的组：墨汁、树脂、丙烯酸、聚合物、热塑性材料、热固性材料以及光固化材料。
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