CN105538723B - 利用3d打印的制鞋方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用3D打印的制鞋方法，其包括：计算机辅助完成鞋模设计，得到鞋模的三维图形，通过3D打印装置直接打印出所述鞋模，所述鞋模为可试穿的鞋样，或者为鞋底模型和/或鞋面模型。本发明采用3D打印技术完成鞋模的制作，简化传统制鞋工艺中的代木鞋模的制作，提高了生产效率，且其打印精度也高于现有的CNC数控加工工艺，并且节省了人工成本。
Description
技术领域
本发明涉及制鞋技术领域，特别是涉及一种利用3D打印的制鞋方法。
背景技术
目前，制鞋的传统工艺路线为：首先，进行鞋模设计，具体指完成鞋模的计算机辅助设计；再通过CNC数控加工出代木鞋模，代木是一种材料，较软；再通过代木鞋模进行硅胶模翻模；然后通过硅胶模，制出石膏鞋模；通过石膏鞋模，进行翻制，开出金属鞋底模型；最终通过使用金属鞋底模型，进行注塑成型，可以批量制作鞋底制品。由于其通过CNC数控加工代木鞋模，人工成本较高，且CNC数控加工其不能满足纹理较为复杂鞋底的制作。
一般来说，鞋底具有一个显著的特点，那就是鞋底的结构非常复杂，主要是纹路、纹理等图案的复杂度，造成了传统的加工的复杂度。另外，由于鞋的结构本身具有倒扣，所以在翻阴模时，采用硅胶模，主要是因为硅胶是软性的，易脱模。传统工艺为什么要翻制硅胶模，而不是直接用CNC加工出来呢，主要是因为鞋底的倒扣结构CNC无法加工出来，故传统工艺大量采用了铸造工艺。
针对简单纹理，现有3D打印技术可以实现，但针对较为复杂的纹理特征，为了尽可能精细的打印出鞋模的纹路和纹理，在软件技术这块，需要使用到3D打印技术中的纹理打印，将纹路细节尽可能展现。纹路打印需要对3D打印模型的进行数据前处理。目前打印一个纹理模型一般的处理流程是在现有STL数据上添加纹理信息，生成一个新的STL数据，再进行后续的摆放、加支撑及切层打印。针对这种应用市面上可选的处理软件有很多，包括3Matics和3D Coat都是比较优秀的STL纹理生成软件。
由于STL格式不支持纹理信息的保存，纹理信息需转换并生成新的三角面片。当模型表面积大，纹理数据精细且复杂时，生成的三角面片数量会非常巨大。新的STL数据可能达到几个GB甚至上百个GB。从而导致后续对模型进行摆放、加支撑和切层时非常困难，甚至一般STL处理软件无法正常处理。因此，这么庞大的数据量会制约鞋模的打印过程，使其光数据传输或数据处理就花费大量的时间和工时，且对数据前处理的电脑硬件配置要求过高。
因此，需要一种高效率、低成本的生产鞋的方法。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用3D打印的制鞋方法，用于解决现有技术中制鞋效率低，成本高的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种利用3D打印的制鞋方法，所述制鞋方法包括：利用计算机辅助完成鞋模设计，得到鞋模的三维图形，通过3D打印装置直接打印出所述鞋模，所述鞋模为可试穿的鞋样，或者为鞋底模型和/或鞋面模型；在进行3D打印前，需要获取所述鞋模的三维图形数据，三维图形数据符合所述3D打印装置的要求，获取步骤为：获取所述鞋模的三维图形的原始数据，原始数据包括原始三角面片数据和映射的纹理信息，并且将原始三角面片数据和映射的纹理信息作为两个独立的子数据包存储；将所述原始数据导入3D打印所需数据处理软件中进行查看和摆放、生成支撑处理，处理后切层生成所述3D打印数据，在查看和摆放时先只对所述原始三角面片数据进行操作计算，摆放完成后再升级所述映射的纹理信息。
优选的，当所述鞋模为鞋底模型和/或鞋面模型，所述制鞋方法还包括：通过所述鞋模进行硅胶模的翻制，得到硅胶模；通过所述硅胶模再翻出石膏鞋模，通过石膏鞋模进行翻制得到铸造用的金属模具；通过所述金属模具，采用注塑成型工艺，进行批量生产鞋制品。
优选的，在所述生成支撑处理时，只在所需添加支撑的周围生成含有纹理信息的纹理三角面片数据，并且对纹理三角面片数据进行计算。
优选的，在所述切层时，仅对预设高度范围内的数据进行含有纹理信息的纹理三角面片数据的生成，以及对纹理三角面片数据进行计算。
优选的，在所述切层时，分切的每层厚度控制在0.01mm-0.1mm。
优选的，使用所述3D打印装置进行打印鞋模时，当采用立体光固化技术时，3D打印装置将打印激光光斑直径控制在200微米以下。
优选的，所述3D打印装置打印所述鞋模时，采用立体光固化技术或者面曝光光固化技术，所用的打印材料为光敏树脂。
优选的，所述3D打印装置打印所述鞋模时，采用选择性激光烧结技术，所用的打印材料为工程塑料。
优选的，所述3D打印装置打印所述鞋模时，采用多喷头喷射技术打印时，喷射材料是粘结剂，所用铺粉是塑料粉。
如上所述，本发明的利用3D打印的制鞋方法，具有以下有益效果：其采用3D打印技术完成鞋模的制作，简化传统制鞋工艺，提高了生产效率，且其打印精度也高于现有的CNC数控加工工艺，并且节省了人工成本；并且在进行3D打印前，获取鞋模的三维图形数据，在获取三维图形数据时将原始数据分成两个独立的数据包进行存储和处理，分别为三角面片数据和映射的纹理信息，三角面片数据代指截面轮廓特征，映射的纹理信息代指纹理特征；将这两组特征进行压缩打包，分开存放，因为一般来说纹理特征有其特定的特征规律，而截面特征毫无规律可言，两者分开储存和处理，最终将纹理特征映射到轮廓特征上，使轮廓附有纹理特征，可以大大减少含纹理或纹路特征的数据量，使得3D打印在鞋业的应用成为可能。
附图说明
图1显示为利用本发明的利用3D打印的制鞋方法制作出的鞋示意图。
图2显示为翻制出的硅胶模。
图3显示为3D打印数据的获取过程图。
元件标号说明
1 鞋面
2 鞋底
3 硅胶模
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1及图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供一种利用3D打印的制鞋方法，包括：计算机辅助完成鞋模设计，得到鞋模的三维图形，通过3D打印装置直接打印出所述鞋模，所述鞋模为可试穿的鞋样，或者为鞋底模型和/或鞋面模型；在进行3D打印前，需要获取所述鞋模的三维图形数据，三维图形数据符合所述3D打印装置的要求，获取步骤为：见图3所示，获取所述鞋模的三维图形的原始数据，原始数据包括原始三角面片数据和映射的纹理信息，并且将原始三角面片数据和映射的纹理信息作为两个独立的子数据包存储；将所述原始数据导入3D打印所需数据处理软件中进行查看和摆放、生成支撑处理，处理后切层生成所述3D打印数据，在查看和摆放时先只对所述原始三角面片数据进行操作计算，摆放完成后再升级所述映射的纹理信息。
本发明采用3D打印技术实现鞋模的打印，并且在进行3D打印前获取所述翻制后的阴模的三维模型的3D打印数据时，其通过将原始三角面片数据和映射的纹理信息作为两个独立的子数据包存储，本发明中的三角面片数据代指截面轮廓特征，映射的纹理信息代指纹理特征；在后续处理时只需对将原始三角面片数据进行查看和摆放处理，摆放完成后再升级映射的纹理信息所对应的子数据包即可，其可以大大减少含纹理或纹路特征的数据量，使得3D打印在鞋业的应用成为可能。
本发明中上述鞋模可为试穿的鞋样，打印出的鞋样可直接用于展示、市场、概念设计、评估、试穿等。
当上述鞋模为鞋底模型和/或鞋面模型，即其可用于进行批量生产，上述制鞋方法还包括：通过鞋模进行硅胶模的翻制，得到硅胶模3，见图2所示；通过所述硅胶模3再翻出石膏鞋模，通过石膏鞋模进行翻制得到铸造用的金属模具；通过所述金属模具，采用注塑成型工艺，进行批量生产鞋制品，本方法生产的鞋如图1所示，其包括鞋底2和鞋面1。
为提高纹理的精度和精细化，在上述生成支撑处理时，只在所需添加支撑的周围(即所添加的支撑附近小范围内)生成含有纹理信息的纹理三角面片数据，并且对纹理三角面片数据进行计算。上述步骤1)中切层时，仅对预设高度范围内的数据进行含有纹理信息的纹理三角面片数据的生成，以及对纹理三角面片数据进行计算。虽然在部分操作中增加了生成纹理三角片数据的时间，但有效地避免了大数据量产生的问题。
为了实现鞋面精细纹理的打印，以SLA立体光固化技术为例，采用激光扫描进行鞋模的打印，为了保证打印的精度和精细度，采用工业级的固体激光器，且将激光光束的光斑通过整形，使得最终在3D打印工作面的出口激光光斑达到小光斑的等级，比如小光斑的光斑直径为10微米-200微米，传统的光斑直径一般在150微米以上，而为了适应鞋的打印，上述3D打印装置需将光斑直径控制在200微米以下，典型值如80微米，50微米等。
另一方面，很多传统零件或样品的打印对精细度的要求没有鞋高，一般打印的分层厚度在0.1-0.15mm，而鞋样的打印，需要保证分切的每层厚度控制在0.1mm或以下，典型值如0.06mm，分切的每层厚度区间值为0.01-0.1mm，精细的分层在一定程度上能控制更好的侧边质量，保证鞋样高精细的要求。
上述鞋模只为鞋底模型，鞋面由CNC数控加工工艺制成。
3D打印可用于制鞋业的工艺包括：SLA立体光固化、面曝光光固化、3DP或MJP多喷头喷射技术、FDM熔融沉积技术、SLS选择性激光烧结技术等，即上述3D打印装置为各工艺所对应的打印装置。
在采用立体光固化(即SLA)或者面曝光光固化(DLP)技术，所用的3D打印材料为光敏树脂。在采用选择性激光烧结(SLS)技术，所用的3D打印材料工程塑料。在采用多喷头喷射技术，即3DP或MJP多喷头喷射技术(MJP，Multi-Jet Printing或3DP，Three DimensionalPrinting)，喷射材料是粘结剂，所用铺粉是塑料粉。
上述成品鞋包含传统的穿戴鞋，还包括特殊或定制化设计的具有一定康复功能的矫正鞋等。
综上所述，本发明的利用3D打印的制鞋方法，其采用3D打印技术完成鞋模的制作，简化传统制鞋工艺中的代木鞋模的制作，提高了生产效率，且其打印精度也高于现有的CNC数控加工工艺，并且节省了人工成本；并且在进行3D打印前，获取鞋模的三维图形数据，在获取三维图形数据时将原始数据分成两个独立的数据包进行存储和处理，分别为三角面片数据和映射的纹理信息，三角面片数据代指截面轮廓特征，映射的纹理信息代指纹理特征；将这两组特征进行压缩打包，分开存放，因为一般来说纹理特征有其特定的特征规律，而截面特征毫无规律可言，两者分开储存和处理，最终将纹理特征映射到轮廓特征上，使轮廓附有纹理特征，可以大大减少含纹理或纹路特征的数据量，使得3D打印在鞋业的应用成为可能。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种利用3D打印的制鞋方法，其特征在于：所述制鞋方法包括：
利用计算机辅助完成鞋模设计，得到鞋模的三维图形，通过3D打印装置直接打印出所述鞋模，所述鞋模为可试穿的鞋样，或者为鞋底模型和/或鞋面模型；在进行3D打印前，需要获取所述鞋模的三维图形数据，三维图形数据符合所述3D打印装置的要求，获取步骤为：获取所述鞋模的三维图形的原始数据，原始数据包括原始三角面片数据和映射的纹理信息，并且将原始三角面片数据和映射的纹理信息作为两个独立的子数据包存储；将所述原始数据导入3D打印所需数据处理软件中进行查看和摆放、生成支撑处理，处理后切层生成所述3D打印数据，在查看和摆放时先只对所述原始三角面片数据进行操作计算，摆放完成后再升级所述映射的纹理信息。
2.根据权利要求1所述的利用3D打印的制鞋方法，其特征在于：当所述鞋模为鞋底模型和/或鞋面模型，所述制鞋方法还包括：通过所述鞋模进行硅胶模的翻制，得到硅胶模；通过所述硅胶模再翻出石膏鞋模，通过石膏鞋模进行翻制得到铸造用的金属模具；通过所述金属模具，采用注塑成型工艺，进行批量生产鞋制品。
3.根据权利要求1所述的利用3D打印的制鞋方法，其特征在于：在所述生成支撑处理时，只在所需添加支撑的周围生成含有纹理信息的纹理三角面片数据，并且对纹理三角面片数据进行计算。
4.根据权利要求1所述的利用3D打印的制鞋方法，其特征在于：在所述切层时，仅对预设高度范围内的数据进行含有纹理信息的纹理三角面片数据的生成，以及对纹理三角面片数据进行计算。
5.根据权利要求1所述的利用3D打印的制鞋方法，其特征在于：在所述切层时，分切的每层厚度控制在0.01mm-0.1mm。
6.根据权利要求1所述的利用3D打印的制鞋方法，其特征在于：使用所述3D打印装置进行打印鞋模时，当采用立体光固化技术时，3D打印装置将打印激光光斑直径控制在200微米以下。
7.根据权利要求1所述的利用3D打印的制鞋方法，其特征在于：所述3D打印装置打印所述鞋模时，采用立体光固化技术或者面曝光光固化技术，所用的打印材料为光敏树脂。
8.根据权利要求1所述的利用3D打印的制鞋方法，其特征在于：所述3D打印装置打印所述鞋模时，采用选择性激光烧结技术，所用的打印材料为工程塑料。
9.根据权利要求1所述的利用3D打印的制鞋方法，其特征在于：所述3D打印装置打印所述鞋模时，采用多喷头喷射技术打印时，喷射材料是粘结剂，所用铺粉是塑料粉。
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