CN208783843U - 一种一体鞋身的3d打印跑鞋 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体鞋身的3D打印跑鞋，该跑鞋由粉末打印材料经3D打印机打印而成，包括：鞋底，由均匀多孔的海绵状腔体结构构成，海绵状腔体内填充由骨小梁相连组成的规则结构；鞋底的上边沿处设有鞋底沿条；鞋帮面，设在鞋底上，为两层烧结粘合在一起的曲面镂空结构；鞋帮面上方设有V字鞋口，V字鞋口两侧分别设有鞋绳导扣；鞋底外的足弓内侧设有旋钮底座，该旋钮底座上设有鞋带调整旋钮。该跑鞋的受力特征符合人体运动过程中的足部受力特征和运动需求，具备较好的减震性和回弹性，提高跑鞋的弯折性、灵活度和运动表现，结合三维足型扫描技术的一体式个性化结构，使得跑鞋各部件无缝衔接，实现整体组合运转。

Description

一种一体鞋身的3D打印跑鞋

技术领域

本实用新型涉及运动跑鞋，尤其涉及一种一体鞋身的3D打印跑鞋。

背景技术

跑鞋制作是一种技术密集型的生产链，其涉及设计、CAD建模、木模雕刻，试模、开模、修改及生产等多个环节，不仅研发生产周期较长，工艺技术复杂，而且无法排除人工作业，因此，制鞋业被称为最难实现自动化的产业之一。

目前3D打印技术在工业制品中的普及受制于材料和成本，导致3D打印原材料的局限性较大，普遍使用的打印材料仅有TPU(热塑塑料)、尼龙、树脂、橡胶、金属粉末等少数材料，加上目前3D打印成本偏高，因此在实际应用中，3D打印技术还无法完全替代传统制造技术。特别是在制鞋业中，跑鞋中底大多采用发泡材料，重量轻、弹性好的发泡材料可以为足底提供良好的舒适性，目前3D打印材料制成的3D打印制品的重量和回弹性都无法与传统发泡材料相比，这是制约3D打印跑鞋在制鞋业中大量应用的主要原因。

目前市场上有一些3D打印鞋的方案，但大部份方案只制作参数化设计的跑鞋，或根据用户测量的数据设计定制跑鞋，而没有结合鞋帮面的整体式设计，这无法解决非定制鞋帮面的容易磨脚，不能调整大小等缺点。此外，脚板厚度不同的人穿着的舒适度也不同。而且，其他工艺制成的鞋帮面和3D打印跑鞋衔接后，跑步者运动时不能实现整体的力学传导和动态贴合。

实用新型内容

基于现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种一体鞋身的3D打印跑鞋，其形状能准确匹配足型，与足型动态贴合，提高跑鞋对足部的适应性，起到良好的舒适性和锻炼效果。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种一体鞋身的3D打印跑鞋，该跑鞋由粉末打印材料经3D打印机打印而成，包括：

鞋底，由均匀多孔的海绵状腔体结构构成，所述海绵状腔体内填充由骨小梁相连组成的规则结构；

所述鞋底的上边沿处设有鞋底沿条；

鞋帮面，设在所述鞋底上，为两层烧结粘合在一起的曲面镂空结构；

所述鞋帮面上方设有V字鞋口，所述V字鞋口两侧分别设有鞋绳导扣；

所述鞋底外的足弓内侧设有旋钮底座，该旋钮底座上设有鞋带调整旋钮。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的一体鞋身的3D打印跑鞋，其有益效果为：

通过采用由均匀多孔的海绵状腔体结构构成的鞋底，并在海绵状腔体内填充由骨小梁相连组成的规则结构，设置在鞋底上的鞋帮面采用由两层烧结粘合在一起的曲面镂空结构，进而形成一种一体式的3D打印跑鞋，该跑鞋的受力特征符合人体运动过程中的足部受力特征和运动需求，具备较好的减震性和回弹性，提高跑鞋的弯折性、灵活度和运动表现，结合三维足型扫描技术的一体式个性化结构，使得跑鞋各部件无缝衔接，实现整体组合运转。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型实施例提供的3D打印跑鞋的一侧面的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的3D打印跑鞋的另一侧面示意图；

图3为本实用新型实施例提供的3D打印跑鞋的俯视示意图；

图4为本实用新型实施例提供的3D打印跑鞋的底面仰视示意图；

图1中：1-鞋帮面；2-鞋底；3-旋钮；4-鞋绳导扣；5-鞋绳；6-V字鞋口；7-鞋底沿条；8-镂空单元；9-鞋底内填充的规则结构；10-旋钮底座；

图2中：1-鞋帮面；2-鞋底；12-品牌标识；4-鞋绳导扣；5-鞋绳；6-V字鞋口；7-鞋底沿条；8-镂空单元；9-鞋底内填充的规则结构；

图3中：1-鞋帮面；2-鞋底；13-鞋底顶部内仁面；4-鞋绳导扣；5-鞋绳；6-V字鞋口；7-鞋底沿条；8-镂空单元；9-鞋底内填充的规则结构；

图4中：2-鞋底；3-旋钮；9-鞋底内填充的规则结构；11-鞋底腔体晶格结构；14-鞋头镂空结构；15-全掌镂空结构；16-后跟镂空结构；17-鞋底模口线；18-旋钮底座。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

如图1至4所示，本实用新型实施例提供一种一体鞋身的3D打印跑鞋，该跑鞋由粉末打印材料经3D打印机打印而成，包括：

鞋底，由均匀多孔的海绵状腔体结构构成，所述海绵状腔体内填充由骨小梁相连组成的规则结构；

所述鞋底的上边沿处设有鞋底沿条；

鞋帮面，设在所述鞋底上，为两层烧结粘合在一起的曲面镂空结构；

所述鞋帮面上方设有V字鞋口，所述V字鞋口两侧分别设有鞋绳导扣；

所述鞋底外的足弓内侧设有旋钮底座，该旋钮底座上设有鞋带调整旋钮。

上述3D打印跑鞋中，骨小梁的形状为鸟类骨骼形状，鞋底内海绵状腔体内填充由骨小梁相连组成的规则结构形成类似鸟类骨骼的结构。

上述3D打印跑鞋中，鞋底的底面和顶部内仁面上，前、后掌区域按运动时的力学传导方向均匀分布设有方形和不规则形状的多个镂空单元。

上述3D打印跑鞋中，鞋帮面的两层烧结粘合在一起的曲面镂空结构中，

内、外层曲面镂空结构均由多个周期性排列的连续不同大小的椭圆形镂空单元构成，各镂空单元的直径为5～15mm；

所述内层曲面镂空结构形状与使用者的脚形匹配贴合；

所述外层曲面镂空结构距离鞋底沿条5～12mm的部分与所述内层曲面镂空结构分离并连接所述鞋底。

所述鞋帮面外表面设有品牌标识。

上述3D打印跑鞋中，跑鞋的粉末打印材料采用TPU粉末或尼龙粉末；

所述3D打印机采用SLS选择性激光烧结打印机。

上述3D打印跑鞋还包括：鞋带，一端穿设在所述鞋绳导扣上，另一端连接在所述鞋带调整旋钮。

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步地详细描述。

如图1至4所示，本实施例提供一种一体鞋身的3D打印跑鞋，其制备方式如下：

利用三维扫描仪对跑者脚型进行扫描，得出脚型参数导出STL等3D打印机能识别的文本格式；

STL文件导入3D设计软件，并进行跑鞋3D数字建模，将鞋身3D数字模型导入3D打印机即可打印；

跑鞋3D打印机采用SLS选择性激光烧结打印机。

跑鞋3D打印利用SLS选择性激光烧结技术，打印原料采用TPU粉末(或尼龙粉末)，利用激光器在计算机的操控下对粉末进行逐层扫描照射，实现TPU粉末的烧结粘合，层层堆叠实现成型。

跑鞋3D打印所采用的TPU粉末是百微米级粒径的粉末，其烧结成型的温度为160°。

跑鞋借鉴鸟类骨骼特点，采用拓扑框架结构，框架结构作为跑鞋轮廓、支撑跑鞋框架。跑鞋框架结构是连续的、形成平面或曲面的打印结构。整个跑鞋框架结构有V字鞋口、鞋帮面、品牌LOGO(即品牌标识)、旋钮底座、7个鞋绳导扣、鞋底、鞋底沿条的框架结构构成。

其中鞋帮面由两层部分烧结粘合在一起的曲面镂空结构形成，其中，内层(即内层曲面镂空结构)完全按照跑者脚型扫描数据进行定制设计，力求运动中完美贴合；外层(即外层曲面镂空结构)距离鞋底沿条5～12mm的部分开始与内层分离并连接鞋底。两层均由多个周期性排列的连续不同大小椭圆形镂空单元构成，各椭圆形镂空单元的直径约为5～15mm，这种形式的拓扑框架保证了在跑者运动中具有与封闭结构同样的力学传导。

而鞋底由均匀多孔的海绵状腔体结构(即鞋底腔体晶格结构)构成，腔体内填充由形似鸟类骨骼骨小梁相连组成的规则结构。其特点是能够互相形成三维连续体晶格结构，形似于鸟类骨骼结构。晶格结构形成的立体型填充在跑鞋腔体中，能够通过结构形变为跑鞋提供缓冲性能，此外，此结构压缩形变后，回复形变能力较强，能为跑鞋提供一定的回弹性。在跑鞋底面和鞋底顶部内仁面上，前后掌区域由方形和不规则的镂空单元按运动时的力学传导均匀分布，中间部分支撑足弓，使扁平足和低足弓跑者拥有更为正确的步态。足弓内侧留有旋钮底座，安装旋钮和鞋绳后，与V字鞋口附近的鞋绳导扣形成快速系鞋带系统，跑者只需扭动旋钮，即可放松收紧鞋带，便捷迅速。

以上跑鞋的所有结构均由3D打印机一体打印成型，打印成型后，仅需简单的后处理(清除TPU粉尘)即得到一款3D打印跑鞋。

本实用新型的跑鞋相较于传统3D打印中底的跑鞋，鞋底到鞋帮面的一体式设计解决了现有的鞋帮面不能调整大小，容易磨脚等缺点。基于三维足型扫描技术的个性化设计，实现了最大程度的足与鞋贴合。通过镂空结构，使3D打印的鞋底能够具有与普通鞋底相似的回弹性和稳定性，突破了现有3D打印技术成型技术和材料的局限，解决了3D打印鞋底过重、过硬、回弹差，无法实际穿着的问题。鞋身内侧预留快速系鞋带系统凹槽，安装后跑者不需下蹲双手绑鞋带，单手1秒操作快速便捷。鞋口开成V字型，并采用了导槽设计，消除了压力点，运动时不像传统鞋带会松开，没有被绊倒的危险，舒适安全。该跑鞋相比传统工艺制作的鞋大量减少了生产研发的中间环节，通过对鞋底进行3D结构设计，以TPU粉末(或尼龙粉末)为原材料，由采用SLS(选择性极光烧结)技术的3D打印机进行打印成型，充分发挥3D打印技术的快速、高效的立体成型能力，促进了跑鞋研发模式的升级，大幅缩短了研发周期，使产品能够迅速响应市场需求。

实施例

可使用各种种类的3D打印(或增彩制造)技术。3D打印或“三维印刷”包括用于通过将材料的连续层沉积在彼此的顶部上而形成三维物体的各种技术。可使用的示例性3D打印技术包括但不限于：熔丝制造(FFF)、电子束自由成型制造(EBF)、直接金属激光烧结(DMLS)、电子束熔炼(EMB)、选择性激光熔化(SLM)、选择性热烧结(SHS)、选择性激光烧结(SLS)、石膏3D印刷(PP)、分层实体制造(LOM)、立体光刻(SLA)、数字光处理(DLP)以及本领域已知的各种其他种类的3D打印或增材制造技术。

打印材料可以由包括墨汁、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。按照实施方案，打印材料还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。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度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预先混合，或可以在打印到鞋面上期间与打印材料混合。因此，按照实施方案，打印材料可以是复合材料。该跑鞋的鞋底通过采用类似鸟类骨骼结构使鞋底具备与传统鞋底相似的减震性和回弹性，鞋底在轻量性、减震性、回弹性上取得平衡，能够满足日常运动的需求。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种一体鞋身的3D打印跑鞋，其特征在于，该跑鞋由粉末打印材料经3D打印机打印而成，包括：

鞋底，由均匀多孔的海绵状腔体结构构成，所述海绵状腔体内填充由骨小梁相连组成的规则结构；

所述鞋底的上边沿处设有鞋底沿条；

鞋帮面，设在所述鞋底上，为两层烧结粘合在一起的曲面镂空结构；

所述鞋帮面上方设有V字鞋口，所述V字鞋口两侧分别设有鞋绳导扣；

所述鞋底外的足弓内侧设有旋钮底座，该旋钮底座上设有鞋带调整旋钮。

2.根据权利要求1所述的一体鞋身的3D打印跑鞋，其特征在于，所述骨小梁的形状为鸟类骨骼形状。

3.根据权利要求1至2任一项所述的一体鞋身的3D打印跑鞋，其特征在于，所述鞋帮面的两层烧结粘合在一起的曲面镂空结构中，

内、外层曲面镂空结构均由多个周期性排列的连续不同大小的椭圆形镂空单元构成，各镂空单元的直径为5～15mm；

所述内层曲面镂空结构形状与使用者的脚形匹配贴合；

所述外层曲面镂空结构距离所述鞋底沿条5～12mm的部分与所述内层曲面镂空结构分离并连接所述鞋底。

4.根据权利要求1至2任一项所述的一体鞋身的3D打印跑鞋，其特征在于，所述鞋帮面外表面设有品牌标识。

5.根据权利要求1至2任一项所述的一体鞋身的3D打印跑鞋，其特征在于，所述跑鞋的粉末打印材料采用TPU粉末或尼龙粉末。

6.根据权利要求1至2任一项所述的一体鞋身的3D打印跑鞋，其特征在于，还包括：鞋带，一端穿设在所述鞋绳导扣上，另一端连接在所述鞋带调整旋钮。