CN111993668B - 用于生产运动商品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于生产运动商品的至少一部分的方法。根据本发明的一方面，该方法包括以下步骤：(a)将第一材料沉积到模具中，以及(b)选择性地至少部分地熔化和/或凝固所述第一材料的一个选定部分，优选通过使用所述模具的局部加热和/或冷却源或者局部地影响所述模具。

Description

用于生产运动商品的方法
相关申请
本发明是申请日为2017年11月28日、申请号为201711213155.3、发明名称为“用于生产运动商品的方法和运动商品”专利申请的分案申请。
技术领域
导致本申请的项目已经在拨款协议No645987下接收到来自于欧盟的Horizon2020研究和创新计划的资金。本发明涉及用于生产运动商品特别是运动鞋的至少一部分的方法。此外，它涉及通过这样的方法制造的运动商品。
现有技术
注射模制(injection molding)是一种已建立的用于制造运动商品(诸如运动鞋)的部件的生产方法。它允许由宽范围的塑料材料形成各种部分。如通常已知的，注射模制包含以下步骤：将一种或多种塑料材料供给到一个或多个已加热的机筒内，混合熔化的材料以及迫使熔化的材料到模具腔内，用于随后冷却和硬化成该腔的配置。
使用注射模制的多种方法例如是从US3,915,608A、JP1175803A、JP1139002A和US8840825B2已知的。其他现有技术被公开在US4,671,755A、US5,894,023A、DE102005003074A1和EP2176059B1中。
大量的塑料材料是现有技术已知的，由其可以制造用于运动商品的多个部分。例如，运动鞋的鞋底可以由乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、热塑性聚氨酯(TPU)、橡胶、聚丙烯(PP)或者聚苯乙烯(PS)来制造。这些不同的材料中的每种提供了或多或少很好地适于特定类型的运动鞋的鞋底的不同属性的特定组合，这取决于相应类型的运动鞋的具体要求。例如，TPU是非常耐磨的以及防撕裂的，发泡EVA提供大量缓冲。
虽然注射模制通常用在注射期间处于熔化状态的材料来操作，但是现有技术中还存在其他技术，其中单独的粒子等被注射到腔内。例如，申请人在EP2786670、EP2767183、EP2767181、EP2845504中公开了用于鞋底的变形元件，其包含多个随机布置的粒子。此外，WO2016/077221A1公开了通过喷射挤出(jet extrusion)来生产鞋类以及其部件的构造。在此，使用的材料射流或者材料流凝固为纤维，并且所述纤维在它们被收集时形成二维或者三维网。所述网可以具有薄膜、隔膜或者垫子的性质。
从现有技术已知的其他实例是如在DE3916874、DE4006648和DE4107454中公开的搪塑工艺或者如在DE102007019862A1中公开的旋转模制，其中可以通过将粉末材料施加到热金属模具的壁上来模制模制部分。
因此，金属模具被加热到粉末材料的熔点，以使得粉末材料可以被烧结在一起。其后，金属模具被剧烈地冷却用于凝固粉末材料，以使得可以将模制部分从金属模具移除。因此，金属模具被重新加热用于模制下一个模制部分。尤其是对于旋转模制来说，产生了具有均匀厚度的覆盖整个金属模具的大部分材料层。
然而，已知的方法的一个共同缺点是通常需要许多不同的部件，所述部件最初是单独制造的，然后必须被互连。后一个步骤通常涉及大量的手工工作以及使用潜在有害的溶剂和/或胶粘剂。
因此，本发明的根本问题是提供一种改进的用于生产运动商品特别是运动鞋的至少一部分的方法，所述方法能够至少部分地克服常规生产方法的上文提及的缺陷中的一些。
发明内容
此问题通过根据权利要求1所述的方法得以至少部分地解决。在一个实施方案中，该用于生产运动商品的至少一部分的方法包含以下步骤：(a)将第一材料沉积到模具中，以及(b)振动该模具以调整该第一材料在该模具中的分布。
本发明人已经认识到，振动(vibration)移动有益于获得该第一材料在该模具中的期望的分布。这可以适用于已熔化的第一材料，但是特别是适用于粒状材料。该模具的振动可以例如通过摇动该模具、挥动该模具(例如绕一个或多个轴)、前后移动和上下移动、高加速度等来实现，由此绕平衡点发生震荡。这些振动可以是周期性的或者随机的，并且可以通过机器人手臂来执行。因此，振动移动也有益于避免将导致外底有缺陷的任何不期望的腔。还可想到的是，另一个振动实体(例如由人类工人操作的机械摇动器)可以代替机器人手臂来执行振动。因此，所述振动(其可以容易地自动化)可以在短时间量内改进粒子向该模具的基本全部空隙中的可靠分布。结果是缩短了用于加工循环的时间。此外，改进了最终的运动商品的品质，这是因为振动可以降低最终的运动商品中存在缺陷的风险。
然而，振动也可以用于实现该第一材料的特定的非均匀分布。例如，如果将该模具的振动移动与大体在某一方向上定向模具相组合，则可以获得该第一材料在模具中的选择性分布，诸如粒子仅积聚在用于鞋的模具的后跟部分中。相较于已知的旋转模制工艺，根据本发明的方法可以显著地是更有利的，这是由于通过该第一材料的选择性分布而局部覆盖该模具的某些区域。因此，该第一材料的厚度可以局部地变化，使得可以生产具有功能化性能特性的运动商品。
在一些实施方案中，振动该模具可以包含该模具的二维或三维移动。这样的实施方案可以进一步改进对该第一材料在该模具中的分布的调整，这是因为可以使该模具在空间中在四个或者六个不同方向上移动。
在一些实施方案中，该方法可以进一步包含至少部分地熔化和/或凝固该第一材料的至少一部分的步骤。此外，该熔化和/或凝固可以包含选择性地熔化和/或凝固该第一材料的一个选定部分，优选地通过使用该模具的局部加热和/或冷却源或者局部地影响该模具。此外，选择性地熔化和/或凝固可以包含该模具的二维或三维移动。此外，还可想到的是，整个材料可以在模具表面的限定区域中被熔化和凝固，这可以通过部分地加热和/或冷却或者调节模具移动来实现，其中仅该模具表面的某些部分与该第一材料接触。因此，上文提及的局部变化的厚度的方面可以被进一步改进，已用于生产具有功能化性能特性的运动商品。
还可能的是，熔化可以是部分地。例如，当使用膨胀型热塑性聚氨酯(eTPU)粒子(particle)作为第一材料和/或第二材料时，可能的是，仅熔化粒子的表面。
此外，如果例如局部加热和/或冷却源被布置在该模具外部或者被布置在该模具内部在该模具的选定区域中，则该第一材料(例如粉末或者颗粒(granulate))可以被选择性地熔化和/或凝固在模具表面的限定部分上。对于布置在该模具外部的局部加热和/或者冷却源，使该模具在两个或者全部三维上移动可以执行选择性熔化和/或凝固。这是一种与普通注射模制或者旋转模制(其中全部模具填充有材料和在整个模具中均匀地熔化和/或凝固)根本不同的制造方案。本发明人已经发现，这样的选择性熔化和/或凝固对于制造运动商品(诸如运动鞋)是特别有用的，其中最终的产品是由多种不同的材料制造的，并且其中选择性加工第一材料是令人满意的。此外，局部加热降低了生产过程的功率消耗。
在一些实施方案中，将材料沉积到该模具中可以包含将该第一材料选择性地沉积到该模具的选定区域中。此外，选择性地沉积该第一材料可以涉及移动该模具。此外，选择性沉积可以以小于3cm、优选地小于2cm且更优选地小于1cm的精度来执行。全部这些实施方案遵循相同的理念，用于通过以精确给料量和在该模具的期望的区域中提供该第一材料来改进整个生产过程。本发明人已经发现，所指示的针对沉积精度的数值可以提供沉积步骤的足够精度和高生产速度之间的良好的折衷，以显著降低生产过程的总体循环时间。
在一些实施方案中，上文描述的沉积材料的方法是在允许良好的进入的打开的模具中进行的。该模具可以在沉积期间被加热和/或冷却和移动以允许材料的限定的定位。在材料沉积和粘附之后，该模具可以被关闭且其他材料层可以被生成，如在下面描述的。
在一些实施方案中，根据本发明的方法可以进一步包含以下步骤：(c)将第二材料沉积到该模具中，(d)振动该模具以调整该第二材料在该模具中的分布；以及(e)熔化和/或凝固该第二材料的至少一部分。此外，该第二材料可以被至少部分地沉积到该第一材料的至少部分地熔化和/或凝固的部分上。可以例如以与上文提及的相同的方式来实现该模具的振动。
本发明人已经认识到，在该第一材料之后沉积该第二材料允许在一个单个模具中生产作为复合物的完整的运动商品，例如运动鞋。例如，如果该第一材料已经被模制成完整的外底的一部分或者完整的外底，则该第二材料可以被模制成运动鞋的完整的中底的一部分的或者完整的中底。
在一些实施方案中，该第一材料可以被沉积到该模具中。然后该第一材料可以被至少部分地熔化且其后该第一材料被部分地凝固。可能的是，仅该第一材料的接近于该模具的壁的部分被凝固，并且该第一材料的其余部分保持处于熔化态和/或颗粒状态。在下一个步骤中，该模具可以被移动，并且该第一材料的已熔化和/或颗粒部分可以被移动到该模具中的另一个区域并且被至少部分地熔化和/或凝固。通过此过程，可以通过在过程开始时仅将第一材料沉积到该模具中来将该第一材料连续地分布在该模具内。
在一些实施方案中，该第一材料和/或该第二材料可以包含发泡粒子和/或纤维。例如，该第一材料和/或该第二材料可以包含在加工期间导致限定的部分区域发泡的化学起泡剂。此外，该第一材料和该第二材料可以来自于相同材料种类，特别是热塑性弹性体。此外，该热塑性弹性体可以选自如下一组：热塑性聚氨酯、TPU、热塑性聚酯-弹性体、优选地聚醚酯和/或聚酯/酯、热塑性共聚酰胺、优选地热塑性苯乙烯-和/或丁二烯-嵌段共聚物。尤其是对于基于TPU的弹性体，该热塑性弹性体可以包含30A-83D肖氏硬度。
发泡粒子提供了优异的缓冲属性且重量非常轻。TPU是相对容易加工的。此外，TPU是弹性体，其形状稳定，在拉伸应力和压缩应力下变形，但是在无应力状态下在很大程度上返回它的原始形状。因此，TPU非常适于制造经受压力的运动商品，诸如用于运动鞋的鞋底。TPU在它作为固体材料或者呈膨胀粒子形式时同样适合于经常受到冲击的运动商品，诸如英式足球运动员的护胫。
在一些实施方案中，该第一材料和/或该第二材料可以是颗粒、微颗粒或者粉末，优选地具有小于5mm、优选地小于3mm且更优选小于1mm的直径。这样的实施方案可以进一步有利于材料的选择性分布或者选择性熔化和/或凝固。
在一些实施方案中，该方法可以进一步包含以下步骤：在沉积该第一材料和/或该第二材料之前和/或之后将一个或多个嵌件(insert)定位在该模具中。这样的实施方案使得一个或多个元件(例如用于中底的支撑元件)能够被定位在该模具中，以使得可以进一步改进在鞋底的某些部分中提供特定的性能特性的运动商品的生产。例如，该支撑元件可以在穿戴者移动期间支撑运动鞋对抗扭转力。还可能的是，在沉积该第一材料和/或该第二材料之前，可以插入鞋面，以使得某些部分(例如后跟帮)可以被直接模制到鞋面的表面上。结果是，可以用这样的附加的方法步骤来进一步降低用于生产运动商品的总体循环时间。
具有一个或多个嵌件与上文解释的振动步骤一起还提供了协同效应。振动将确保该第一材料和/或该第二材料根据期望分布在嵌件周围且因此改进最终的产品的品质。
该模具可以是本质上完整的运动商品的阴模具，所述运动商品特别是护胫、球或者运动鞋。该模具可以包含一个结构化内壁，特别是适于确定运动鞋的鞋面和/或鞋底的外观的结构化内壁。描述的制造方法因此不仅可以提供由几种材料制成的运动商品，而且还提供了控制运动商品的设计的选项。
在一些实施方案中，该模具可以依靠机器人手臂来移动，该机器人手臂能够执行该模具的3D移动。这样的机器人手臂不仅能够容易地使模具在不同加工站之间转移，它还能够使该模具经受上文描述的振动且因此有效地实施本发明的各个方面。
在一些实施方案中，该模具可以是多轴安装的模具。优选地，该模具可以具有六个运动自由度。
根据另一个方面，本发明涉及一种运动商品，特别是运动鞋，其中该运动商品的至少一部分是通过上文描述的方法之一制造的。
附图说明
在下面的详细描述中参考附图进一步描述了本发明的可能的实施方案，其中：
图1：呈现了根据本发明的用于生产运动商品特别是运动鞋的至少一部分的模具的一个可能的实施方案；
图2：呈现了本发明的用于生产运动商品特别是运动鞋的至少一部分的系统的一个实施方案的示意图；
图3a-图3e：呈现了本发明的用于生产运动鞋的至少一部分的实施方案的示意性例示；
图4：呈现了运动鞋的可能的实施方案的示意图，其中所述运动鞋的至少一部分是通过根据本发明的方法生产的；以及
图5a-图5b：呈现了运动鞋的可能的实施方案，其中所述运动鞋的至少一部分是通过根据本发明的方法生产的。
具体实施方式
下面具体参考运动商品特别是运动鞋来描述本发明的可能的实施方案和变化。然而，本发明的概念可以同等地或者类似地应用于任何运动商品(诸如衬衫、裤子)或者运动装备(诸如球、球拍等)，其中该运动商品的至少一部分是模制的。此外，还可想到的是，将本发明的概念用于制造任何三维部分。
还要注意的是，下文更详细地描述了本发明的个体实施方案。然而，本领域技术人员清楚的是，关于这些具体实施方案描述的结构可能性和可选特征可以在本发明的范围内以不同方式进一步调整和彼此组合，并且在个体步骤或特征对本领域技术人员来说多余的情况下，它们也可以被省略。为了避免赘述，可以参考先前部段中的解释，所述解释也适用于下面的详细描述的实施方案。
图1呈现了根据本发明的用于生产运动商品特别是运动鞋的至少一部分的模具105的一个可能的实施方案。模具105被呈现于三个不同的视图(从左到右)：侧视图、底部视图和顶部视图中。
模具105包含两个主要部分，即，顶部部分110和底部部分120。例如，顶部部分110可以对应于鞋面，底部部分120可以对应于鞋底。因此，模具105是完整运动鞋的阴模具。还可想到的是，阴模具105可以仅是用于运动鞋的一部分，例如，鞋底，且鞋面将在单独的生产过程中与模制的鞋底接合，例如通过用红外辐射来焊接。
此外，阴模具105的顶部部分110和底部部分120可以通过任何合适的附接装置(例如螺钉、螺母、铆钉、夹具、磁体等)来彼此连接。如在图1中可以看到的，阴模具105的两个部分110和120可以包含用于彼此连接的成对的孔，所述孔可以被布置在阴模具105的包围顶部部分110和底部部分120之间的连接处的附加区域中以及在垂直于此附加区域的区域中。在例示的实施方案中，在阴模具105的后跟区域中存在着三个孔，在中足区域中存在两个孔——横向侧上和中间侧上各一个，且在阴模具105的脚趾区域中存在两个孔。有利地，这样的附接阴模具105的顶部部分110和底部部分120的装置因此可以为模制过程的振动步骤提供高稳定性，以获得第一材料在模具中的期望的分布，如上文提及的和下文更详细解释的。
如在图1中的右侧上可以看到的，阴模具105的顶部部分110在鞋帮区域中包含开口115。此开口115可以被用于将第一和/或第二材料供应到阴模具105内。还可想到的是，模具105可以包含一个或多个其他开口，用于供应第一和/或第二材料。附加地或者替代地，当两个部分110和120彼此分开时，第一和/或第二材料可以被供应到阴模具105，即，可以用第一和/或第二材料填充打开的阴模具105。
在一个实施方案中，阴模具105可以通过附加制造方法来制造。附加制造可以形成不能够通过传统模具生产技术获得的或者至少难以生产或者生产成本昂贵的非常精细的结构。因此，一个优点是，可以明显减轻阴模具105的质量，而不危及模制过程期间该阴模具的稳定性。结果，可以获得较低热容量的阴模具105。这进而在加热阴模具105时降低能量损耗，并且导致冷却过程更快，原因是热容量降低将在过程循环结束时加速阴模具105的冷却。此外，能够更容易地实施模具的振动。
此外，附加制造方法可以涉及激光烧结。然而，其他附加制造方法诸如3D打印、立体平板印刷法(SLA)、选择性激光熔化(SLM)或者直接金属激光烧结(DMLS)、选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积成型(FDM)等可以附加地或者替代地被用来制造阴模具105。还可想到的是，可以使用附加制造方法，以使得阴模具105可以仅由一个主要部分组成。
此外，阴模具105可以包含不锈钢合金、不锈热作钢、沉淀硬化不锈钢、工具钢、铝合金、钛合金、商用纯钛、热作钢、青铜合金，镍基合金、钴基合金(特别是钴铬钨合金)、铜合金、贵金属合金。附加地或者替代地，可以使用任何其他材料或者至少两种材料的混合物，只要所述材料具有用于模具的适当的属性，例如耐久性和/或热导率。
如在图1中可以看见的，阴模具105在它的前足区域包含用于保持的装置130。这样的用于保持的装置130可以与用于振动的设备例如机器人手臂(图1未示出)连接，以调整第一和/或第二材料在阴模具105中的分布。该用于保持的装置130可以通过螺钉、螺母、夹具、磁体或者任何其他合适的装置来与机器人手臂连接。还可能的是，阴模具105的一部分(例如底部部分120)可以永久地固定到机器人手臂或者可以甚至是机器人手臂的一部分。还可想到的是，用于保持的装置130可以被布置在用于振动模具105的设备的另一区域中，例如被布置在阴模具105的后跟区域中、中足区域中、横向侧上或者中间侧上。附加地或者替代地，还可以使用多个用于保持的装置130。
在一个实施方案中，阴模具105可以包含一个或多个局部加热和/或冷却源，用于选择性地熔化和/或凝固阴模具105中的第一材料的一个选定部分的方法步骤(图1未示出)。这样的一个或多个局部加热和/或冷却源可以例如被布置在如上文描述的用于连接阴模具105的两个部分的装置的成对的孔中。它们可以包含例如电阻加热器或者碳纤维基加热元件或者任何其他装置来生成热量。其他加热方法可以例如是无线电频率加热器或者蒸汽加热器。
在另一个实施方案中，阴模具105可以包含不止两个部分，以在生产运动商品时分离成更小部分以具有更大灵活性。例如，阴模具105可以由三个阴模具建造，例如前足部分、中足部分和后跟部分。另一个选项可以是还使用这样的分离阴模具来生产护胫，由此不同的阴模具部分适于腿的不同的部分。结果是，不同的阴模具部分可以是可互换的，以适于不同的腿尺寸和/或形状。
在又一个实施方案中，阴模具105可以在顶部部分110或者任何其他部分中包含结构化内壁。例如，阴模具105可以在它的内表面上包含凹槽和/或凸起，以确定或者至少影响运动鞋的鞋面的外层的结构。
图2呈现了本发明的用于生产运动商品特别是运动鞋的至少一部分的系统200的一个实施方案的示意图。系统200可以完全地或者部分地执行前面提及的方法中的一个或多个，特别是以下方法步骤序列：将第一和/或第二材料沉积到模具205中；振动模具205以调整该第一和/或第二材料在模具205中的分布，以及至少部分地熔化和/或凝固该第一和/或第二材料的至少一部分，其中熔化和/或凝固可以包含选择性地熔化和/或凝固该第一和/或第二材料的一个选定部分，优选地通过局部影响模具205。在下文中，进一步描述了用于生产运动鞋的包括外底和中底的鞋底的方法。要注意的是，系统200优选地是全自动的。然而，不排除人干涉来执行一些或者甚至全部的方法步骤。
在第一站点210处，用于外底的第一材料(例如TPU粒子)可以被沉积到模具205中，该模具205被连接到机器人手臂215。还可想到的是，该第一和/或第二材料可以是粉末、颗粒、液体或者一种或多种纤维(例如涂覆有TPU或者任何其他合适的材料的纤维)，或者任何其他准备用于沉积的形式。还可想到的是，可以通过合适的技术来功能化纤维，例如施加等离子体处理。附加地或者替代地，模具205可以包含两个或者更多个部分和/或可以是诸如参考图1中的阴模具105解释的阴模具。此外，该第一材料可以被手工填充到模具205内，以使得它可以沉积。
此外，然后可以在第一站点210处振动模具205，以调整该第一材料在模具205中的分布。可以例如通过摇动模具205、挥动模具205(例如绕一个或多个轴)、非常快的前后移动以及非常快的上下移动等来实现模具205的振动，由此绕平衡点发生振荡。这些振动可以是周期性的或者随机的，并且可以通过机器人手臂215来执行。因此，该振动移动有益于获得第一材料在模具205中的期望的均匀分布和有益于避免将导致有缺陷的外底的任何不期望的腔。还可想到的是，位于第一站点210处的另一个振动实体(例如通过人类工人操作的机械摇动器)可以代替机器人手臂215来执行振动。
在一个实施方案中，该第一材料可以被选择性地沉积到模具205的选定区域中，其中该第一材料的选择性沉积可以包括移动模具205。例如，机器人手臂215可以以使得用于外底的第一材料仅可以被沉积在模具205的底部部分中的方式定位模具205。此外，如果例如待被模制的外底应在后跟区域中包含比在前足区域中更厚的部分，则机器人手臂215可以将模具205倾斜某一程度例如10°，以使得该第一材料可以比在前足区域中更多地沉积在模具205的后跟区域中。结果是，最终的外底包含相较于前足部分更厚的后跟部分。此外，还可想到的是，模具205可以是完全封闭的，以使得可以通过模具205的完全旋转来沉积该第一材料。
在另一个实施方案中，该第一和第二材料可以是两种不同的材料，例如具有不同的颜色、硬度或者粒子尺寸，该第一和第二材料可以被沉积到模具的同一区域中，用于在此区域中创建某些设计或者功能属性。
附加地或者替代地，在沉积第一材料之前和/或之后，一个或多个嵌件(图2未示出)(诸如脚趾盒、后跟帮、侧部增强元件、装饰性元件、纺织衬垫(特别是非编织或者针织衬垫)等)可以被定位在模具205中，以加速用于运动鞋的整个生产过程并提供特定的技术特征和/或设计。还可想到的是，在沉积用于外底的第一材料之前，鞋面可以被定位在模具205中，以使得外底可以被直接模制至鞋面。
如在图2中示意性示出的，然后机器人手臂215可以将包含第一材料的模具205转移到加热站点220。加热站点220可以用于至少部分地熔化和/或熔融模具205中的第一材料。例如，可以通过红外“IR”源或者类似能量源来提供热量。在一个实施方案中，机器人手臂215可以被移动，以使得仅影响模具205的底部部分，使得该第一材料的一个选定部分可以被选择性地熔化。这可以通过机器人手臂215的移动来调节模具205的移动来实现。还可想到的是，热量可以通过纳入到模具205内的一个或多个局部热源来提供，例如用于热空气或者水蒸气的开口。
在一个实施方案中，模具205的整个表面可以被该第一材料覆盖，并且通过模具205的限定的局部调节加热或者调节移动该第一材料厚度可以局部地变化，如将参考图3a-图3e解释的。
然后已加热的模具205可以通过机器人手臂215转移到凝固站点230，以使得该第一材料的至少一部分可以被至少部分地凝固，其中该第一材料的一个选定部分可以被选择性地凝固。这可以通过移动机器人手臂215来移动模具205来实现。再一次，该选择性地熔化以及选择性地凝固是一种相较于运动商品的普通注射模制或者旋转模制(其中模具的全部填充有材料和在整个模具中或多或少地均匀熔化和/或凝固)根本不同的生产方案。
在凝固该第一材料之后，机器人手臂215可以返回第一站点210，以使得第二材料(例如用于中底的TPU的发泡粒子)可以被沉积到模具205中，例如至少部分地沉积到该第一材料的已凝固部分上，模具205可以被振动以调整该第二材料在模具205中的分布并至少部分地熔化和/或凝固该第二材料的至少一部分。
图3a-图3e呈现了本发明的用于生产运动鞋的至少一部分的实施方案的示意性例示。具体地，所述实施方案例示了模具205的可能的移动，诸如振动或者定向该模具205，如上文解释的在图2中在加热站点220和/或凝固站点230处通过机器人手臂215和在如将在图3e中解释的万向节中。
图3a呈现了本发明的与模具305连接的机器人手臂315的一个实施方案。模具305可以类似于如上文提及的模具105和205。用于外底的第一材料可以被沉积到模具305中。还可能的是，用于中底的第二材料可以被沉积到模具305中，如上文提及的。机器人手臂315可以使模具305在加热站点320内部移动，该加热站点装备有一个或多个热源，例如IR热源，用于选择性地熔化该第一材料的一个选定部分，即，使模具305中的该第一材料局部地受热。例如，IR热源可以仅被布置在加热站点320的左侧壁上。还可想到的是，机器人手臂315可以使模具305在凝固站点内部移动，用于选择性地凝固该第一材料的一个选定部分。
如在图3a中可以看见的，可以在x-z平面中执行移动(例如定向模具305)。还可想到的是，可以在其他空间方向上或者甚至在全部空间方向上执行模具305的移动。将在下面参考图3b-图3d来解释一种用于加热且因此选择性地熔化模具305中的第一材料的可能的经调节的移动。附加地或者替代地，模具305可以在移动的任何时间振动，以调整该第一材料在模具305中的分布。
如在图3b中可以看见的，所述移动可以在机器人手臂315基本上平行于z轴时开始。此位置可以被设定为0°。然后机器人手臂315可以使模具305在x-z平面内顺时针移动。因此，模具305的后跟区域可以比前足区域更接近于IR热源，即可以被更多地加热，以使得后跟区域中的第一材料可以通过模具305的移动来选择性地熔化。
在图3c中，机器人手臂315基本上平行于x轴，已经执行了90°的移动。在此位置中，模具305的底部部分和顶部部分的表面可以受到最小量的IR热辐射的影响。
在图3d中，机器人手臂315可以使模具305进一步顺时针移动，以使得顶部部分的表面可以比模具305的底部部分被更多地加热，并且该顶部部分中的第一材料可以被选择性地熔化。在机器人手臂315移动之后，可以将该模具从加热站点320移除，以将其转移到凝固站点。
结果是，根据本发明的方法可以防止该第一材料的某些部分在加热过程期间通过模具305的移动而被加热两次。
图3e呈现了本发明的其他实施方案350a-350c，其中该模具可以是多轴安装的模具306。例如，模具306可以被附接在万向节(gimbal)316(即具有至少两个自由度的运动系统)中，并且机器人手臂315可以包含用于将第一材料沉积到模具306中的装置，例如注射喷嘴318或者另一给料单元。必须要注意的是，模具306还可以包含如上文解释的模具205和305的一个或多个方面。此外，模具306可以包含一种或多种局部热源，例如加热元件，其中第一局部热源308可以被布置在前足部分中，且第二局部热源309可以被布置在模具306的底部部分中。替代地或者附加地，一个或多个局部热源可以具有内部模块化加热元件，例如可以被插入到模具306的腔内的电加热部分。电力则可以经由感应产生。还可能的是，具有可以被铺设在模具306的外部上的柔性加热带，即直接接触加热。电加热元件将具有的优点是，例如与基于油的加热相比，不需要供油管线且因此过程对于工人来说可以更安全。
如在实施方案350a中可以看到的，第一材料选择性沉积到模具306的选定区域内，例如沉积到模具306的前足部分中，可以通过移动装备有注射喷嘴318的机器人手臂315来执行。这样的实施方案可以使到喷嘴的材料供应更容易得多，原因是注射喷嘴318不旋转。如果注射喷嘴318(即具有材料供应的给料单元)被直接附接到模具306，则注射喷嘴318也将必定旋转。
在实施方案350b中，模具306可以被振动或者被移动，例如通过万向节316中的翘板式移动来执行(如虚双箭头指示的)，以使得第一材料可以被沉积并且布置在模具306的前足部分中的第一局部热源308可以开始加热该第一材料。然后，第一材料的被加热的选定部分可以被凝固，例如通过用周围空气冷却模具306。
如在实施方案350c中可以看见的，在凝固该第一材料之后，可以通过移动装备有注射喷嘴318的机器人手臂315来将第二材料沉积到模具306的底部部分306中。因此，模具306可以被振动以调整该第二材料在模具306中的分布，并在通过布置在模具306的底部部分中的第二局部热源309加热第二材料之后，熔化和/或凝固该第二材料的至少一部分。
图4呈现了运动鞋400的可能的实施方案的示意图，其中运动鞋400的至少一部分是通过根据本发明的方法生产的。
如在实施方案400a中示出的，内衬垫(sock)402a可以被拉动至鞋楦(图4未示出)上方并且可以被插入到阴模具405内，该阴模具405可以类似于图1-图3的模具105、205、305和306。替代地，可以使用可充气的鞋楦，该鞋楦已经被喷涂有纤维用于形成内衬里，该可充气的鞋楦将在过程之后被移除并且可以被重新使用。在第一模制循环中，第一材料(例如在模制之后提供更大刚性属性)可以被沉积到阴模具405中的内衬垫402a上，并且可以通过机器人手臂415振动和/或定向阴模具405，以使得仅在后跟部分中可以获得第一材料的粒子的积聚。在熔化和凝固之后，该第一材料可以形成后跟帮和/或笼嵌件402b。
如在对应于第二模制循环的实施方案400b中示出的，第二材料(例如在模制之后提供更大的挠性属性)可以被至少部分地沉积到阴模具405内部的第一材料的已熔化的和/或已凝固的部分上。然后可以使用机器人手臂415使该阴模具405振动和/或定向，以使得可以在内衬垫402a(包括模制的后跟帮和/或笼(cage)嵌件402b)的整个表面上方获得第二材料的粒子的积聚，即该第二材料可以形成运动鞋400的鞋面的中间层402c。有利地，阴模具405可以包含结构化内壁，特别是适于确定层402c的结构的结构化内壁。该结构化内壁可以在内衬垫402a周围延伸360°。
如在图4中可以看见的，两个另外的可能的实施方案400c和400d是可能的。实施方案400c可以对应于第三模制循环，其中第三材料(例如在模制诸如被吹制在纤维或者棉屑上之后提供另一组属性)可以被至少部分地沉积到阴模具405内部的第二材料的已熔化的和/或已凝固的部分上。然后可以使用机器人手臂415使阴模具405振动和/或定向，以使得可以在中间层402c(包括模制的后跟帮和/或笼嵌件404)的一部分或者全部表面上方获得该第三材料的粒子的积聚，即该第三材料可以形成运动鞋400的鞋面的软外层402d或者有衬料的层。有利地，阴模具405可以包含结构化内壁，特别是适于确定外层402d的结构的结构化内壁，外层402d的结构可以与中间层402c的结构相同或不同。
作为另一个可能性，实施方案400d可以对应于可以用一个生产步骤生产的运动鞋，其中纺织品，特别是覆盖穿戴者的足部的脚踝部分的非编织或者针织的内衬垫402e可以被插入到运动鞋400中，以代替软外层402d或者附加于软外层402d。
图5a-图5b呈现了运动鞋500a和500b的可能的实施方案，其中其至少一部分是通过根据本发明的方法生产的。
图5a以呈现了运动鞋500a的前有角度的视图、中间侧视图和底部视图。运动鞋500a包含四个元件，即底部元件510、前足元件520、中足元件530和领口元件540。还可想到的是，运动鞋的另一个实施方案可以包含比运动鞋500a更多或更少的元件。
元件510、520、530、540中的至少一个的至少一部分可以通过如上文描述的根据本发明的方法来生产。因此，用于四种元件的四种材料中的每种可以在相应的步骤中被选择性地沉积到模具中，被振动以调整相应的材料的分布，被选择性地熔化和/或凝固。例如，在第一步骤中，用于底部元件510的第一材料可以被选择性地沉积到模具(例如模具305)中，被振动以调整该第一材料的分布，被选择性地熔化和被选择性地凝固。在第二步骤中，相同的过程可以被适用于用于前足元件520的第二材料和用于中足元件530的第三材料。最后，在最后的步骤中，相同的过程也可以适用于用于鞋帮元件540的第四材料。此外，至少一个元件可以包含TPU材料。
在实施方案500a中，底部元件510可以包含比其他元件更高的硬度，并且中足元件530可以包含比前足元件520和/或鞋帮元件540更高的硬度。在一个实施方案中，四个元件可以包含60A-83D邵氏硬度的硬度，优选地90A-60D。
在其他实施方案中，在鞋底需要较高的柔韧性和/或较高的抓地力/附着力的情况下，底部元件510可以包含比其他元件更低的硬度。
如在图5a中可以看见的，运动鞋500a可以包含突出元件545，例如纹理，其在运动鞋500a周围延伸360°。这些突出元件545可以通过使用包含结构化内壁的模具来实现，所述结构化内壁适于确定运动鞋500a的鞋面的外层的结构。代替如普通鞋子具有的仅在鞋底上具有突出元件，通过具有这样的突出元件545，运动鞋500a的属性(例如弯曲性)可以进一步被改进。
在另一个实施方案中，在材料被沉积之前，用于放置例如掩模、嵌件、占位器(placeholder)等的装置可以被置于阴模具中，以防止在两种不同材料之间(例如用于底部元件510的第一材料和用于前足元件520的第二材料之间)出现过渡区。所述用于放置的装置可以被放置于模具的不应使材料在振动步骤期间分布的区域中。通过使用这样的用于放置的装置，可以在两种不同材料之间形成清晰的轮廓，如在图5a中可以看到的。例如当生产底部元件510时，掩模可以被插入到该模具中覆盖模具的鞋面前足、中足和后跟区域。替代地或者附加地，还可想到的是，所述材料层可以在它们的边缘处重叠，除了在使用上文解释的用于放置的装置之外。
图5b呈现了包括通过根据本发明的方法生产的鞋面550的运动鞋500b。运动鞋500b的鞋面550包含第一材料，该第一材料已经根据如图3a-图3e中示出的方法之一被沉积到模具(例如模具305)中，被振动以调整该第一材料的分布，被选择性地熔化和/或凝固。
此外，运动鞋500b的中底560可以包含多个随机布置的膨胀粒子。这些粒子可以由膨胀材料(例如膨胀型热塑性聚氨酯)制成。还可想到的是，可以使用任何其他适当的材料。此外，膨胀粒子可以是随机布置的或者以一定图案布置在模具中。

Claims (19)

1.一种用于生产运动商品的至少一部分的方法，所述方法包括以下步骤：
a.将第一材料沉积到模具(105；205；305；405)中，
b.选择性地至少部分地熔化所述第一材料的一个选定部分，
b1选择性地使所述第一材料部分地凝固到所述模具(105；205；305；405)的选定区域中，
b2通过使模具发生震荡以二维或三维地移动所述模具(105；205；305；405)，从而使得第一材料的熔化的部分移动到所述模具(105；205；305；405)的其它区域中并且因此选择性地使所述第一材料部分地凝固到所述其它区域中。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括如下步骤：
c.将第二材料沉积到所述模具(105；205；305；405)中，
d.振动所述模具以调整所述第二材料在所述模具(105；205；305；405)中的分布，以及
e.至少部分地熔化和/或凝固所述第二材料的至少一部分。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二材料被至少部分地沉积到所述第一材料的至少部分地熔化和/或凝固的部分上。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述第一材料和/或所述第二材料包含发泡粒子和/或纤维。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料来自相同的热塑性弹性体材料分类；以及其中所述热塑性弹性体选自热塑性聚氨酯、TPU、热塑性聚酯-弹性体、热塑性共聚酰胺。
6.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述第一材料和/或所述第二材料是颗粒、微颗粒或者粉末。
7.根据权利要求2或3所述的方法，其进一步包括在沉积所述第一材料和/或所述第二材料之前和/或之后将一个或多个嵌件定位在所述模具中的步骤。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述模具(105；205；305；405)是本质上完整的运动商品的阴模具(105；205；305；405)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述模具包括一个结构化内壁。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述模具(105；205；305；405)依靠机器人手臂(215；315；415)来移动，所述机器人手臂能够执行3D移动所述模具(105；205；305；405)。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述模具是多轴安装的模具。
12.根据权利要求1所述的方法，其中运动商品为运动鞋。
13.根据权利要求1所述的方法，其中选择性地熔化和/或凝固包括通过使用所述模具的局部加热和/或冷却源或者局部地影响所述模具。
14.根据权利要求5所述的方法，其中所述热塑性弹性体选自聚醚酯和/或聚酯、热塑性苯乙烯-和/或丁二烯-嵌段共聚物。
15.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一材料和/或所述第二材料具有小于5mm的直径。
16.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一材料和/或所述第二材料具有小于3mm的直径。
17.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一材料和/或所述第二材料具有小于1mm的直径。
18.根据权利要求8所述的方法，其中运动商品为护胫、球或者运动鞋(400)。
19.根据权利要求9所述的方法，其中所述结构化内壁适于确定运动鞋(400)的鞋面的外层结构。
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