CN112004436A - 用于提供衬垫的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于提供衬垫(1)的方法，该方法通过根据微体系结构沉积长丝(2)来使用3D打印，所述微体系结构需要对叠加的基体进行限定，所述基体适于限定由单独的开放单元格(6)组成的结构，所述开放单元格(6)相互连接，并相互相对且并排布置。开放单元格(6)各自在平面图中具有可变直径的形状，是通过将基本上成形为类似于截头四棱锥或类似于具有多边形基底的截头锥体的元件叠加而获得的。
Description
本发明涉及一种用于提供衬垫(padding)的方法，该方法可用于例如提供产品，例如，用于与例如运动装备、一般设备持续接触的人体部分的防护服，或者具有用于鞋的鞋垫的功能；在所有这些情况下，这种衬垫都起到了防止振动和微创伤的作用，并在长时间接触的情况下增加舒适度。
以期望的硬度提供的相同的衬垫，还可以在发生碰撞或跌倒时起到保护人体的作用，例如用于排球的护膝、摩托车手的衣物，或用于例如美式足球或橄榄球这样的运动的衣物。
这种产品通常包括衬垫，该衬垫是柔性的和弹性的层，例如添加了聚氨酯泡沫。
然后可以在产品中添加不同厚度的加强衬垫，并且这些加强衬垫可以组合在一起，起到保护身体期望部位的作用。
当今已知的问题之一是被称为“衬垫边缘硬化”的效应：事实上，在产品制造过程中，衬垫沿着其周边与另一种材料“接合”，这可以通过两种方式实现：通过缝合或通过热成型，在热成型中衬垫边缘的整个周边通过使用热量(在大约200℃)被压缩并永久变形，并且衬垫被抵靠在另一种材料上挤压并利用热粘合薄膜固定。
考虑到挤压区域的厚度减小，可以看出这些“接合缝”如何使产品变硬，并会给用户带来麻烦。
此外，常规的衬垫通常使用聚氨酯泡沫制成，这具有多种缺点，例如生产成本高，在这种生产过程中需要产生残余或废弃材料，这种材料被意大利法律归类为危险废物；二氧化碳的高消耗；由于这种泡沫占据的体积造成运输成本高；使用胶水或薄膜粘合剂，在清洗和使用与衬垫相关的产品时，受到了导致分层或分离的退化；在连续使用或清洗后，随着时间的推移，材料的弹性特性降低，因此必须更换与衬垫相关的整个产品；由于磨擦(例如在使用与这种衬垫相关的产品时发生)而导致的过度的局部加热；由于使用粘合剂可能会刺激皮肤；由于其固有的吸水或吸汗特性，与衬垫相关的产品难以干燥；以及最后，对于相同的衬垫，难以获得具有不同承载能力的区域，可以通过改变泡沫的密度或其厚度来获得不同承载能力的区域，但是会恶化例如产品的耐磨性。
因此，本申请的目的是解决上述技术问题，消除所引用的已知技术中的缺点，并因此提供一种获得衬垫的方法，特别地但不排他地，以便为例如与运动装备或一般设备持续接触的人体部分提供保护，或者具有用于鞋的鞋垫的功能或起到对人体的保护的作用，例如用于排球的护膝或用于摩托车手的衣物，或者用于例如美式足球或橄榄球这样的运动的衣物，这使得能够获得对用户的极好的和特定的保护，以及随时间恒定的舒适性。
在上述目的范围内，本发明的目标是提供一种方法，该方法特别用于提供衬垫，特别是属于或构成对例如与运动装备或一般设备持续接触的人体部分的保护，或具有用于鞋的鞋垫的功能或起到对人体的保护的作用的类型的衬垫，例如用于排球的护膝或摩托车手的衣物，或用于例如美式足球或橄榄球这样的运动的衣物，其通过消除对粘合剂的使用和减少对CO2的使用来改善环境的可持续性。
另一个目标是获得一种方法，该方法除了上述特性之外，还增加了消除在相应产品的生产过程中产生残余或废弃材料的特性，并且该方法易于实施。
另一个目标是获得一种方法，该方法能够减少衬垫的生产时间。
另一个目标是提供一种方法，该方法使得能够获得一种衬垫，该衬垫能够承受与其相关的产品所承受的应力，并且即使在多次清洗后也能保持其弹性特性，并且具有快速的干燥时间。
另一个目标是获得一种方法，该方法使得能够获得具有高透气性的衬垫。
另一个目标是提供一种方法，该方法使得能够获得一种衬垫，该衬垫具有用于运输而受控制的赘余和体积，以及降低的总重量。
另一个目标是获得一种方法，该方法使得能够获得不保持热量并且在衬垫使用过程中不会过热的衬垫。
另一个目标是提供一种方法，该方法使得能够获得与皮肤接触时不会产生任何种类过敏的衬垫。
另一个目标是获得一种能够以低成本提供衬垫的方法。
另一个目标是获得一种可以用通常的常规系统实现的方法。
这个目的以及这些和其它目标将在下文中变得更加明显，这个目的以及这些和其它目标通过一种用于提供衬垫的方法来实现，其特征在于，该方法通过根据微体系结构沉积长丝(filament)来使用3D打印，该微体系结构需要对叠加的基体(superimposedmatrices)进行限定，所述基体适于限定由单独的开放单元格(open cells)组成的结构，所述开放单元格相互连接，并相互相对且并排布置，每个开放单元格在平面图中具有可变直径的形状，是通过将基本上成形为类似于截头四棱锥或类似于具有多边形基底的截头锥体的元件叠加而获得的。
从附图中以非限制性示例的方式所说明的后续描述中，本发明进一步的特性和优点将变得更加明显，在附图中：
图1是为了使该方法更容易理解，使用不同颜色的前七层材料的沉积的分解图(包括随后的附图)，以便对前七层材料进行更好地识别；
图2示出了第一层的沉积；
图3示出了第二层在第一层上的沉积，以限定第一基体；
图4示出了第三层在前面两层上的沉积，以限定第二基体；
图5示出了第四层在前面三层上的沉积，以限定第三基体；
图6示出了第五层在前面四层上的沉积，以限定第四基体；
图7示出了第六层在前面五层上的沉积，以限定第五基体；
图8示出了第七层在前面六层上的沉积，以限定第六基体；
图9是一系列期望数量的单元格的透视图，其限定了用该方法获得的衬垫；
图10是图9的部分横截面图。
在下面所示的实施例中，与具体示例相关示出的单独的特性可以实际上与存在于其它实施例中的其它不同特性互换。
此外，应该指出的是，在专利过程中发现已经知道的任何事情都被理解为不要求保护的并且是放弃的主题。
参考附图，示出了用于提供衬垫1的方法，特别是属于或构成对例如与运动装备或一般设备持续接触的人体部分的保护或具有用于鞋的鞋垫的功能或起到对人体的保护的作用的类型的衬垫，例如用于排球的护膝或摩托车手的衣物，或用于例如美式足球或橄榄球这样的运动的衣物。
该方法可以使用3D打印的各种常规方法中的一种，因为它们的主要区别在于打印各种层的方式。
一种常规的3D打印方法包括通过挤压来打印材料的系统，其中打印机一次产生一层，例如散布一层粉末(石膏或树脂)，并使用喷墨头在部件的横向横截面中打印粘合剂(binder)。
重复该过程，直到这种时刻，即所有层都被打印，从而获得期望形状的产品。
还已知使用熔融或软化的材料，以便通过多次沉积产生各种层，例如选择性激光烧结(SLS)和熔融沉积成型(FDM)。
还已知沉积利用各种技术硬化的液体材料。
为了提供超薄配置，运用双光子光聚合3D微制造技术是已知的，其中通过集中的激光在凝胶块中描记期望的3D对象，凝胶在激光集中过的点处硬化成固体。
一旦选择了3D打印方法和构成长丝2的材料及其直径，其次要考虑使用所选材料的一系列技术参数，例如，举例来说温度、沉积速度和使用的喷嘴类型，所有这些都可以改变最终产品的物理特性，该方法根据非常精确的微体系结构对长丝2实施沉积。
在当今所有可用的材料中，作为非限制性的示例，这里指出的用于沉积打印长丝的材料由FlexMark 8商标来区分。
当然，使用的材料可能更与具体要求相关。
附图仅给出了前七层3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g的示例性图示，这些层被彼此不同地着色，以便更容易识别它们。
为各层的沉积所选择的特定微体系结构需要限定各种基体，例如用数字4a、4b、4c、4d、4e、4f顺序地标识的前七层，当它们形成时，相互叠加并适于限定由单独的开放单元格6组成的结构5，开放单元格6相互连接并相互相对且并排布置。
所选择的微体系结构的独特之处在于，它获得了一系列开放单元格6，每个开放单元格随着单元格向上延伸在平面图中具有变化的直径的形状。
如附图所示，每个开放单元格6是通过依次沉积长丝2的层而获得的，例如从第一层3a，开放单元格开始具有给定的几何形状，在随后的第二层3b中，在平面图中具有稍大的尺寸，并且如此，这些层发展直到达到最大尺寸的点或平面7，如图9所示。
从这样的点或平面7开始，后续层的尺寸趋于减小，直到到达点或平面8，在平面图中，该点或平面呈现出最小尺寸。
然后，层的尺寸开始再次增加，直到到达新的点或平面7，该点或平面7在平面图中呈现出最大尺寸。
有利地，但不排他地，各个点或平面7和8之间的单元格高度是相同的。
微体系结构产生许多相邻且相互叠加的单元格6；有利地，可以使相邻的开放单元格偏移，使得一排开放单元格6a的平面图中最大尺寸的点或平面7对应于相邻排的开放单元格6b的平面图中最小尺寸的点或平面8，如图9所示。
各层的几何形状因此获得对基本上成形为类似于截头四棱锥或类似于具有多边形基底(例如具有八边形基底)的截头锥体的元件或开放单元格6的叠加。
在所示的具体实施例中，通过生成基体来沉积这些层，如果在所得产品上进行横向横截面分析，则该基体示出一系列元件，这些元件在平面图中具有基本上正方形和八边形的形状，并且其侧边与相邻单元格的侧边共用。
对于具有多边形(例如圆形)基底的截头锥体形状，通过生成基体来沉积这些层，如果在所得产品上进行横向横截面分析，则该基体示出了一系列元件，这些元件在平面图中具有基本上圆形的形状，该基本上圆形的形状具有相互相切的侧边。
在这种情况下，微体系结构产生单独的开放单元格6，每个开放单元格在空间中的形状基本上可以类似于桶的形状，在相邻的单元格之间具有几乎没有材料的区域。
单独的层的形状和叠加显然是在考虑到期望获得的产品形状的情况下进行的；为了提供衬垫1，特别是属于或构成对例如与运动装备或一般设备持续接触的人体部分的保护，或具有用于鞋的鞋垫的功能或起到对人体的保护的作用的类型的衬垫，例如用于排球的护膝或摩托车手的衣物，或用于例如美式足球或橄榄球这样的运动的衣物，例如，可以获得单一的具有恒定硬度的区域，或者获得平坦的第一外周边区域，该平坦的第一外周边区域例如具有非常薄的单元格6的厚度，例如趋于零，随后是第二区域，该第二区域具有均匀的单元格6的厚度，例如两毫米。
然后随后可以是第三区域，第三区域具有的单元格6的厚度从周边向中心增加，并且厚度从中心向周边减小。
然后接下来可以是第四区域，第四区域围绕第三区域，并且第四区域具有的单元格6的厚度超过第三区域的单元格6的厚度。
可选地，使用合适的材料和参数，衬垫可以具有一个或更多个具有确定的和期望的硬度等级的区域，这使得产品被用于例如在碰撞或跌倒的情况下获得对人体的保护，例如用于排球的护膝、用于摩托车手的衣物或者用于例如美式足球或橄榄球这样的运动的衣物。
因此，已经发现，本发明完全实现了预期的目的和目标，已经获得了一种方法，该方法使得例如能够获得衬垫，特别地但不排他地，用于获得对例如与运动装备或一般设备持续接触的人体部分的保护，或者具有用于鞋的鞋垫的功能或起到对人体的保护的作用，例如用于排球的护膝或用于摩托车手的衣物，或用于例如美式足球或橄榄球这样的运动的衣物，其具有一个或更多个区域，这些区域具有恒定厚度和/或根据用户的特定要求而具有不同厚度，以便获得最佳的和特定的保护以及随时间变化而恒定的舒适性，同时改善环境可持续性，因为它消除了对粘合剂的使用并减少了对CO2的使用。
微体系结构的特定选择形状以及由此的单元格的特定选择形状使得一旦其上的压力停止，具有弹性回弹的特性就能够实现，层的布置使得能够在产品的每个期望点获得产品期望获得的期望的密度、承载能力和厚度。
此外，所选择的微体系结构的形状使得相应产品能够具有最佳的耐磨性，并且在衬垫的每个方向上都获得了弹性回弹。
所示特定微体系结构的使用实际上使得能够获得具有可变形区域的产品，所述可变形区域同时是受控制的，并且由于单元格的不同高度，所述可变形区域也被区分以增加产品的整体性能(保护性和舒适性)，并且这使得所示微体系结构使得能够获得具有诸如密度、承载能力、透气性、柔韧性/弹性和重量的特性的产品，所述特性不仅由所使用的材料类型决定，还由微体系结构的固有形状决定。
该方法还使得在产品生产过程中并且特别是衬垫的生产过程中能够消除残余或废弃材料的产生，衬垫在结构上适于最佳地承受应力，例如与其相关的一条自行车短裤所承受的应力。
因此，即使在多次清洗后，如此获得的衬垫也能使其弹性随着时间保持恒定；它们具有快速的干燥时间、高透气性、用于运输而被控制的赘余和体积、以及降低的总重量；并且它们不滞留热量，在使用过程中不会过热，与皮肤接触时不会产生任何类型的过敏，并且它们的成本低。
限定单元格的特定微体系结构，每个单元格在平面图中具有可变直径的形状，这是通过叠加基本上成形为类似于截头四棱锥或类似于具有多边形基底的截头锥形的元件而获得的，因此该特定微体系结构在各种产品中都是有用的，例如用于高尔夫手套的非常柔软的型式，改变为用于跑鞋的鞋垫的中等硬度的型式，直至用于排球的护膝或橄榄球球衣的肩部的相当硬的型式。
最后，应该注意的是，该方法还可以用于结合地或单独地提供构成衬垫的其它部分，或者甚至是提供可以与衬垫1结合的其它部分，并且对于不同的部分，在一个或更多个期望的点或区域中具有不同的期望特性和性能，例如承载能力。
承载能力的增加是通过例如保持相同的微体系结构来获得的，但是在填充时施以变化，例如使用相同的模式，同时减小其尺寸，以便具有更多的材料和更少的空白空间。
自然地，所使用的材料以及本发明的单独的部件的尺寸，例如平坦的第一外周边区域、第二区域、第三区域、第四区域、第五区域的尺寸可以更与具体要求相关。
上文指示为有利的、方便的或类似的特性也可以省去或被等效特性所取代。
本申请要求第102018000004806号意大利专利申请的优先权，该意大利专利申请的公开内容通过引用并入本文。
在任何权利要求中提及的技术特征后面是附图标记的情况下，这些附图标记已经被包括的唯一目的是用于增加权利要求的可理解性，并且因此，此类附图标记对通过由此类附图标记以示例方式识别的每个元件的解释不具有任何限制作用。
Claims (8)
1.一种用于提供衬垫(1)的方法，其特征在于，所述方法通过根据微体系结构沉积长丝(2)来使用3D打印，所述微体系结构需要对叠加的基体进行限定，所述基体适于限定由单独的开放单元格(6)组成的结构，所述开放单元格(6)相互连接，并相互相对且并排布置，每个开放单元格(6)在平面图中具有可变直径的形状，是通过将基本上成形为类似于截头四棱锥或类似于具有多边形基底的截头锥体的元件叠加而获得的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微体系结构需要对各种基体进行限定，所述各种基体在形成时相互叠加并适于限定由所述单独的开放单元格(6)组成的结构(5)，所述开放单元格(6)相互连接并相互相对且并排布置，所述开放单元格(6)中的每一个在平面图中具有的直径随着所述开放单元格(6)中的每一个向上延伸而变化。
3.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的方法，其特征在于，所述微体系结构限定了单元格(6)，所述单元格(6)是通过依次沉积长丝(2)的层而获得的，所述长丝(2)的层具有给定几何形状，所述给定几何形状在连续层中在平面图中具有稍微更大的尺寸，直到达到最大横向尺寸的点或平面(7)。
4.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的方法，其特征在于，从所述点或平面(7)开始，后续层的平面图中的尺寸趋于减小，直到达到最小横向尺寸的点(8)，所述后续层的平面图中的尺寸恢复增加，直到达到最大横向尺寸的新的点或平面(7)。
5.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的方法，其特征在于，所述微体系结构产生相互叠加的多个开放单元格(6)，并且其中与另一个单元格相邻的一个单元格偏移，使得相邻排的开放单元格(6b)的平面图中最小尺寸的所述点或平面(8)对应于一排开放单元格(6a)的平面图中最大尺寸的所述点或平面(7)。
6.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的方法，其特征在于，利用所述微体系结构，获得了基本上成形为类似于具有八边形基底的截头四棱锥的元件或开放单元格(6)的叠加，所述层通过生成基体而被沉积，如果在所得产品上进行横向横截面分析，则所述基体示出了一系列元件，该一系列元件在平面图中具有基本上正方形和八边形的形状，并且所述元件的侧边与相邻单元格的侧边共用。
7.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的方法，其特征在于，利用所述微体系结构，获得了基本上成形为类似于具有多边形或圆形基底的截头锥体的元件或开放单元格(6)的叠加，所述层通过生成基体而被沉积，如果在所得产品上进行横向横截面分析，则所述基体示出了一系列元件，所述一系列元件在平面图中具有基本上圆形的形状，所述基本上圆形的形状具有相互相切的侧边，以产生单独的开放单元格(6)，所述开放单元格(6)中的每个开放单元格在空间中的形状能够基本上类似于桶的形状，在相邻的单元格之间具有几乎没有材料的区域。
8.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的方法，其特征在于，所述点(7，8)之间的每个单独的开放单元格(6)的高度是相同的。
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