CZ309231B6 - Způsob výroby customizované obuvi - Google Patents
Způsob výroby customizované obuvi Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309231B6 CZ309231B6 CZ2016457A CZ2016457A CZ309231B6 CZ 309231 B6 CZ309231 B6 CZ 309231B6 CZ 2016457 A CZ2016457 A CZ 2016457A CZ 2016457 A CZ2016457 A CZ 2016457A CZ 309231 B6 CZ309231 B6 CZ 309231B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- printing
- footwear
- tpe
- parts
- layer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 37
- 210000000003 hoof Anatomy 0.000 claims abstract description 19
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 10
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims abstract description 5
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 5
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000006261 foam material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 229920000468 styrene butadiene styrene block copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 229920001935 styrene-ethylene-butadiene-styrene Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 12
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 9
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 4
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 239000002304 perfume Substances 0.000 claims description 3
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 2
- 239000012762 magnetic filler Substances 0.000 claims description 2
- 230000035900 sweating Effects 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract 4
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- NPPQSCRMBWNHMW-UHFFFAOYSA-N Meprobamate Chemical compound NC(=O)OCC(C)(CCC)COC(N)=O NPPQSCRMBWNHMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011078 in-house production Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009103 reabsorption Effects 0.000 description 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229920006345 thermoplastic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A43—FOOTWEAR
- A43D—MACHINES, TOOLS, EQUIPMENT OR METHODS FOR MANUFACTURING OR REPAIRING FOOTWEAR
- A43D1/00—Foot or last measuring devices; Measuring devices for shoe parts
- A43D1/02—Foot-measuring devices
- A43D1/025—Foot-measuring devices comprising optical means, e.g. mirrors, photo-electric cells, for measuring or inspecting feet
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A43—FOOTWEAR
- A43D—MACHINES, TOOLS, EQUIPMENT OR METHODS FOR MANUFACTURING OR REPAIRING FOOTWEAR
- A43D2200/00—Machines or methods characterised by special features
- A43D2200/60—Computer aided manufacture of footwear, e.g. CAD or CAM
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Footwear And Its Accessory, Manufacturing Method And Apparatuses (AREA)
Abstract
Způsob výroby customizované obuvi, při kterém se z individuálního virtuálního modelu vytvořeného na základě 3D scanu nohy zákazníka a/nebo standardních metrologických dat obuvi, případně z fyzického kopyta vytvoří virtuální 3D model kopyta, odpovídající vnitřnímu prostoru obuvi, na základě kterého se pak dále vygeneruje virtuální zobrazení customizované obuvi v části svrškových i spodkových dílců, včetně podešve v designovém provedení podle požadavku zákazníka, s tím, že se spodková část obuvi samotná nebo i ve spojení se svrškem vyrobí jako kompaktní celek v procesu multikomponentního 3D tisku dílčích vrstev a dílů vybraných ze skupiny zahrnující nášlapnou vrstvu podešve, vnitřní vrstvu obsahující ztužující a výplňové díly spodkové části, mezipodešev, výplňové díly spodkové části obuvi pro měkčí došlap, ztužující strukturu pravidelných, či nepravidelných mřížek a výztuh, tvarově a tuhostně diferencovanou platformu v horní vrstvě spodkové části, včetně korekčních a masážních prvků, kde spočívá v tom, že se kompaktní celek spodkové části obuvi zhotoví v procesu multikomponentního 3D tisku, který je realizován na jednom zařízení pro multikomponentní 3D tisk nebo na výrobní lince s větším počtem zařízení pro 3D tisk nanášením po vrstvách ze strun materiálu, přičemž se použije kombinace materiálů elastomerního charakteru a/nebo pěnových materiálů se zpracovatelskými teplotami lišícími se maximálně o 30 % a s příbuznou, případně kompatibilizátory upravenou polaritou, zejména ze skupiny zahrnující termoplastické elastomery (TPE) na bázi polyuretanu (TPE-U), styrenu (TPE-S) typu SBS nebo SEBS nebo polyamidu (TPE-A), respektive polymeru kyseliny mléčné (PLA), a kopolymer etylen vinyl acetát (EVA) s přídavkem kompatibilzátoru, zejména maleinanhydridu, nebo s úpravou polarity plazmou.
Description
Způsob výroby customizované obuvi
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby customizované obuvi, který zohledňuje individuální požadavky dané fyziologickými specifiky i přáními zákazníka nejen v celkovém designu obuvi, ale především v řešení spodkové části obuvi jako multikomponentního kompaktního celku.
Dosavadní stav techniky
Snaha vyrábět obuv s respektováním individuálních potřeb a požadavků zákazníka není ničím novým. Při ruční výrobě obuvi ji bylo a je možno realizovat, např. výrobou obuvi na individuálně vytvořených kopytech nebo na kopytech vybraných tak, aby co nejlépe vyhovovaly specifickým požadavkům daného zákazníka. Problémem je zde ovšem vysoká náročnost manuální práce a zároveň její velmi nízká produktivita.
Proto se začaly objevovat postupy, které se snažily proces výroby customizované obuvi zohledňující individuální požadavky zákazníka zefektivňovat s využitím různých technických poznatků. Jedním z nejstarších takových postupů je, např. způsob zhotovení kopyta pro individuální obuv podle patentu US 3696456 A, při němž se na automatickém obráběcím stroji zhotovovala kopyta podle dat na řídicí pásce, získaných snímáním obrysu nohy zákazníka soustavou kapacitních snímačů.
K dalšímu zkvalitnění (zefektivnění i zpřesnění) procesu snímání tvaru nohy zákazníka pro výrobu individuální customizované obuvi došlo s vývojem 2D a především 3D laserových skenerů. Jedním z nej starších řešení aplikujících při snímání nohy zákazníka skener je, např. způsob podle dalšího patentu US 4745290 A.
Dalším vývojovým stupněm zhotovení individuálního kopyta pro výrobu customizované obuvi je řešení podle patentové přihlášky US 2014277658 AI, resp. jí analogické evropské patentové přihlášky EP 2973079 AI. Zde je možné data získaná 3D skenováním nohy zákazníka korigovat v expertním systému tak, aby byly pro výrobu kopyta maximálně zohledněny anomálie a deformity způsobené, např. diabetem, chirurgickými zákroky apod.
Lze říct, že výše uvedená známá řešení postupně optimalizují - zpřesňují, zrychlují a zefektivňují proces výroby kopyt (ať již fyzických nebo virtuálních) pro výrobu individuální customizované obuvi. Problémem ale zůstává návaznost na následnou obuvnickou výrobu. Zde se stále používají běžné obuvnické technologie, které nejsou schopny efektivně a v plné šíři využít možnosti poskytované individuálními kopyty, především digitálními.
Efektivní využití moderních technologií - především 3D tisku - je známo pouze u speciálních aplikací, např. pro zhotovení zkušebních vzorků při tvorbě designu obuvi, případně pro jednokomponentní vysoce speciální sportovní obuv. Doposud takto není dořešena výroba customizované obuvi pro běžné nošení.
Podstata vynálezu
K odstranění výše uvedených nedostatků přispívá do značné míry způsob výroby customizované obuvi podle vynálezu. Při tomto způsobu se, obdobně jako u řešení známých, z individuálního virtuálního modelu vytvořeného na základě 3D scanu nohy zákazníka a/nebo standardních metrologických dat obuvi, případně z fýzického kopyta vytvoří 3D model kopyta, odpovídající vnitřnímu prostoru obuvi. Na základě něho se pak dále vygeneruje virtuální zobrazení
- 1 CZ 309231 B6 customizované obuvi v části svrškových i spodkových dílců, včetně podešve v designovém provedení podle požadavku zákazníka.
Podstata vynálezu spočívá v tom, že se spodková část obuvi samotná nebo i ve spojení se svrškem vyrobí jako kompaktní celek v procesu multikomponentního 3D tisku dílčích vrstev a dílů vybraných ze skupiny zahrnující nášlapnou vrstvu podešve, vnitřní vrstvu obsahující výplňové a ztužující díly spodkové části, mezipodešev, výplňové díly spodkové části obuvi pro měkčí došlap, ztužující strukturu pravidelných, či nepravidelných mřížek a výztuh, tvarově a tuhostně diferencovanou platformu v nášlapné ploše, včetně korekčních a masážních prvků.
K multikomponentnímu 3D tisku, který je realizován na jednom zařízení pro multikomponentní 3D tisk nebo na výrobní lince s větším počtem zařízení pro 3D tisk nanášením po vrstvách ze strun materiálu, se použije kombinace materiálů elastomemího charakteru a/nebo pěnových materiálů se zpracovatelskými teplotami lišícími se maximálně o 30 % a s příbuznou, případně kompatibilizátory upravenou polaritou, zejména ze skupiny zahrnující termoplastické elastomery TPE na bázi polyuretanu TPE-U, styrenu TPE-S typu SBS nebo SEBS nebo polyamidu TPE-A nebo polymeru kyseliny mléčné PLA, a kopolymer ethylenvinylacetát EVA s přídavkem kompatibilizátoru, zejména maleinanhydridu, nebo s úpravou polarity plazmou.
Důvodem je skutečnost, že, obdobně jako, např. v procesu multikomponentního vstřikování, je zde vhodné používat u jednotlivých materiálů zpracovatelskou teplotu, resp. rozmezí zpracovatelských teplot doporučené výrobcem. Optimální teplota a viskozita taveniny totiž vede k optimalizaci pohyblivosti makromolekul a následné účinné difúzi makromolekul na rozhraní dvou materiálů se zajištěním jejich adheze, která je založena na vzájemném propletení makromolekulámch řetězců dvou materiálů, kdy dochází k jejich objemovému propojení.
Dalším významným aspektem je polarita, respektive povrchová energie jednotlivých materiálů. Pro lepší soudržnost je vhodné používat materiály s přibližně stejnou polaritou, protože z chemického hlediska se polymery s podobnou polaritou budou přitahovat více. V případě nekompatibility polarity dvou materiálů, např. TPE-U a EVA, je řešením modifikace vhodnými přísadami - kompatibilizátory. Jsou to látky, které mají dobrou afinitu k jednotlivým polymerům ve směsi, zlepšují mezifázovou adhezi a umožňují připravit kompozitní materiál prakticky z libovolné kombinace výchozích polymerů (polární, nepolární). Nejčastějším kompatibilizérem je, např. maleinanhydrid (organická sloučenina, anhydrid kyseliny maleinové).
Je možné použít také ošetření povrchu, např. plazmou skládající se z nabitých částic, které mohou modifikovat povrch dílce před nanášením dalšího materiálu a tím změnit povrchovou energií, která má vliv na smáčivost povrchu danou taveninou. V případě plazmatické modifikace by se měl nepolární povrch materiálu zmodifikovat na polární. Po nanesení dalšího materiálu dojde v tom případě ke vzniku chemických vazeb, které jsou silnější než fyzikální vazby. V tomto případě by teplota tání prvního materiálu měla být nižší než sekundárně nanášeného materiálu.
Důležitým aspektem před zpracováním některých hydrofilních TPE, zejm. TPE-U a TPE-A, je sušení, protože hydrofilní materiál váže vodu a mohl by během procesu zpracování vytvořit uvnitř struktury póry, které by vznikly při odpaření nasáté vody ze vzduchu, nebo by mohl materiál degradovat, popř. zhoršit adhezi. Doporučená doba sušení u takových materiálů je 1 až 2 h na teplotě 100 °C. Doporučuje se, aby suchý teplý vzduch cirkuloval v oblasti prostoru 3D tiskárny i během tisku. V ideálním případě by prostor 3D tiskárny mohl být vyhřátý na teplotu (40 až 60 °C), což by zlepšilo difúzivitu a zabránilo by se znovu absorbování vody ze vzduchu na povrchu.
Pro 3D tisk nášlapné vrstvy podešve s desénem se použije s výhodou TPE o pevnosti minimálně 3MPa, tažnosti minimálně 200 % a odolnosti proti opakovanému ohybu alespoň 30 000 cyklů s protiskluzovou aditivací. Pro 3D tisk vnitřní vrstvy ztužujících a výplňových dílů spodkové části pak s výhodou TPE o pevnosti minimálně 2,5 MPa a tažnosti minimálně 180 %.
-2CZ 309231 B6
Materiály pro 3D tisk dílčích vrstev a dílů kompaktního celku spodkové části obuvi mohou obsahovat aditiva ze skupiny zahrnující parfémy, medikamenty, biologicky aktivní látky, elektricky vodivé částice, jako je uhlíkový prach a magnetická plniva.
Nášlapná vrstva podešve se s výhodou vyrobí s individuálně volitelným tvarem desénu, volitelnou materiálovou skladbou, včetně lokálního určení polohy dílů z různých materiálů s ohledem na účel aktivity a prostředí použití.
V průběhu 3D tisku multikomponentní spodkové části obuvi se mohou s výhodou ke zvýšení soudržnosti vytvořit na rozhraní jednotlivých komponent geometrické tvary zajišťující mechanické zámky.
Dále se v průběhu 3D tisku spodkové části obuvi mohou do připravených montážních prostorů vkládat vložky (inserty) jako jsou vložky k tvorbě stimulačního magnetického nebo elektrického pole na bázi gelových výplní s magnetickými aditivy, permanentních magnetů, superkapacitátorů a/nebo piezoelektrických generátorů, případně protiskluzové vložky, a následně fixovat další vrstvou, resp. vrstvami materiálu z 3D tiskárny.
Při multikomponentním 3D tisku dílčích vrstev a dílů spodkové části obuvi se materiály jednotlivých vrstev a dílů mohou nanášet za účelem tvorby individuálního designu, změny mechanických vlastností, či obojího, koextruzně, nebo v podobě směsí produkovaných směšovacími tryskami.
Ztužující struktura pravidelných, či nepravidelných mřížek a výztuh může být modifikována konkrétní tvarovou a materiálovou variací podle individuální potřeby zákazníka.
Lokální oblasti v horní vrstvě spodkové části obuvi mohou být optimalizovány podle individuální potřeby zákazníka na základě tlakového snímku chodidla.
Celkové technologické schéma způsobu výroby customizované obuvi, včetně jeho možných variant a modifikací je přehledně znázorněno na obr. 12.
Hlavní přínos způsobu podle vynálezu spočívá v řešení výroby vícekomponentního spodkového dílce obuvi, popř. i celé kompletní obuvi, jako kompaktního celku v procesu multikomponentního 3D tisku a to během 1 výrobního cyklu na jednom zařízení nebo na jedné výrobní lince s více 3D tiskárnami. Jedná se o technologii daleko progresivnější — především efektivnější a designově variabilnější pro customizovanou obuv, než jsou běžné obuvnické technologie výroby multikomponentních spodkových částí obuvi, jako je lisování, či lepení. Dále se nabízí možnost 3D tisku více rozdílných páru obuvi najednou (na jednom zařízení). V případě technologie multikomponentního 3D tisku odpadají další technologické operace na výrobu jednotlivých dílců a jejich následného spojování. Kompaktní spodková část se přitom zhotoví rychle, efektivně a bez rizika separace jednotlivých dílčích vrstev a dílů, které zcela vyhovují požadavkům obuvi pro běžné nošení. Navíc jednotlivé části spodkového dílce, jako jsou podešve nebo vnitřní vrstvy, pomocí technologie multikomponentního 3D tisku mohou být přizpůsobeny jak tvarově, tak i s variací mechanických vlastností dle podmínek budoucí aplikace a pro daného jedince na míru a to bez designového omezení při vlastní výrobě.
Objasnění výkresů
K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží přiložené výkresy, kde představuje:
obr. 1 virtuální 3D model konstrukce jednotlivých dílců spodkové části obuvi;
obr. 2 schéma spojení spodkové části obuvi s šitým svrškem;
-3 CZ 309231 B6 obr. 3 schéma hotové obuvi;
obr. 4 řez tří vrstvou spodkovou částí obuvi a detail vnitřní ztužující a výplňové vrstvy;
obr. 5 technologické schéma zhotovení třívrstvé spodkové částí obuvi podle obr. 4;
obr. 6 perforovaná struktura k zajištění prodyšnosti;
obr. 7 schéma konstrukce customizované obuvi s multikomponentní spodkovou částí;
obr. 8 řezy customizované obuvi s multikomponentní spodkovou částí;
obr. 9 technologické schéma zhotovení customizované obuvi s multikomponentní spodkovou částí;
obr. 10 konstrukce obuvi s customizovanou podešví, s volitelným tvarem desénu a s montážním prostorem pro vložku;
obr. 11 umístění a detail provedení mechanického zámku ke spojení komponent multikomponentní spodkové části; a obr. 12 blokové schéma způsobu výroby customizované obuvi.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1 - Výroba customizované spodkové části obuvi multikomponentním 3D tiskem
V první fázi procesu se připraví 3D scan nohy zákazníka, který se pomocí 3D CAD software převede na virtuální 3D model kopyta odpovídající vnitřní ploše obuvi. Na základě virtuálního 3D modelu kopyta se pak dále zhotoví virtuální 3D model konstrukce jednotlivých dílců spodkové části obuvi (obr. 1), který je možné pomocí software materiálově atvarově modifikovat dle potřeby zákazníka s ohledem na velikost svrškového dílce. Po finální modifikaci se celý spodkový dílec uloží do digitálního formátu a předá se řídicímu systému 3D tiskárny.
Při samotném procesu 3D tisku, který je realizován nanášením po vrstvách ze struny, multikomponentní 3D tiskárna nanáší nejdříve nášlapnou vrstvu podešve i z termoplastického elastomeru na bázi polyuretanu TPE-U se zpracovatelskou teplotou 180 až 220 °C, zvýšenou adhezí (koeficient tření f při pohybu na mokré podložce f > 0,3), tvrdostí 95 Shore A, pevností 4,5 MPa a s minimálně 1,15x vyšší odolností proti opotřebení než má materiál horní vrstvy mezipodešve 2 spodkového dílce. Tímto materiálem je také termoplastický elastomer na bázi polyuretanu TPE-U, ale s jinými mechanickými vlastnostmi - s pevností v tahu 2,5 MPa a s tažností 180 %. Vrstva mezipodešve 2 se nanese na již zhotovenou podešev 1 na stejném zařízení 3D tiskárny a to během 1 cyklu.
Po dokončení 3D tisku se hotový spodkový díl (obr. 2) připojí lepením ke svršku 3, který může být vyroben konvenční technologií, např. šitím. Tím je vyrobena kompletní customizovaná obuv (obr. 3)·
Příklad 2 - Výroba kompletní vícevrstvé spodkové části multikomponentním 3D tiskem
Na základě scanu již vyrobeného fyzického kopyta se získají digitální data, které se převedou na digitální 3D model kopyta a následně se vygeneruje virtuální 3D model konstrukce jednotlivých dílců spodkové části obuvi jako v příkladu 1. Ovšem s tím rozdílem, že všechny tři vrstvy
-4CZ 309231 B6 spodkového dílce (obr. 4) se vyrobí na výrobní lince složené ze tří 3D tiskáren sestavených v lince za sebou (obr. 5) a pracujících na principu postupného nanášení materiálů po vrstvách ze struny.
Při samotné výrobě spodkové části obuvi, první 3D tiskárna (obr. 5-1) nanese nášlapnou vrstvu podešev i z termoplastického elastomeru na bázi polyuretanu (TPE-U) se zpracovatelskou teplotou 180 až 220 °C, s pevností 3,8 MPa a s tažností 200%. Součástí materiálu pro 3D tisk je i protiskluzová aditivace zaručující výsledný koeficient tření f podešve 1 při pohybu na mokré podložce £>0,30. Následně pak druhá multikomponentní 3D tiskárna (obr. 5 - II) vytiskne vnitřní vrstvu 4, která se bude skládat ze ztužujících dílů A na bázi termoplastického polyamidu TPE-A se zpracovatelskou teplotou 190 až 230 °C, s pevností 10 MPa a tažností 50 %, a z výplňového dílu B pro lepší dopad na bázi kopolymeru ethylenvinylacetát EVA se zpracovatelskou teplotou 220 až 240 °C, s pevností 1,8 MPa a tažností 400 %. Pro zlepšení adheze obsahuje kopolymer ethylen vinyl acetátu EVA kompatibilizátor - maleinanhydrid nebo je při nanášení upraven plazmou z pistole, zakomponované ve 3D tiskárně.
Třetí 3D tiskárna (obr. 5 - III) pak tiskne horní vrstvu 5 spodkové části, kterou je půdování použitým materiálem je zde měkčí verze polymeru kyseliny mléčné (soft PLA) se zpracovatelskou teplotou 215 až 230 °C, který obsahuje jako aditiva parfémy, má pevnost 4 MPa a tažnost 400 %. Jinou alternativou je zde také aditivace magnetickými částicemi, jako je ferit bamatý a ferit strontnatý, či elektricky vodivým materiálem, jako je uhlíkový prach, k tvorbě stimulačního magnetického nebo elektrického pole, zejména v obuvi pro diabetiky.
Svršek 3 se opět zhotoví konvenční technologií na předem vyrobeném kopytě a následně se spojí se spodkovou částí vyrobenou na 3D tiskárenské lince.
Příklad 3 - Výroba kompletní customizované obuvi multikomponentním 3D tiskem
Na základě 3D scanu nohou zákazníka se zhotoví virtuální 3D model konstrukce customizované obuvi (obr. 7) jako v Příkladu 1, s tím rozdílem, že horní vrstva 5 spodkové části obsahuje tvarové platformy 6 a korekční prvky 7 o různé tuhosti dle tlakového snímku chodidla. Svršek obuvi 3 integrovaný s touto horní vrstvou 5 spodkové části, je v tomto případě vyroben současně se spodkovým dílcem (obr. 8) na výrobní lince složené ze dvou 3D tiskáren sestavených vedle sebe (viz schéma na obr. 9) a pracujících na principu postupného nanášení materiálu po vrstvách.
První 3D multikomponentní tiskárna (obr. 9-1) vytiskne nášlapnou vrstvu - podešev i z termoplastického elastomeru na bázi polyuretanu (TPE-U) se zpracovatelskou teplotou 180 až 220 °C, s pevností 3,5 MPa a tažností 250 %, kde součástí materiálu pro 3D tisk je opět protiskluzová aditivace zaručující výsledný koeficient tření f podešve 1 při pohybu na mokré podložce f > 0,30, a dále vytiskne také mezipodešev 2 z termoplastického polyuretanu na bázi styrenu (TPE-S) se zpracovatelskou teplotou 185 až 210 °C, s pevností 2,5 MPa a tažností 300 %.
Následně druhá multikomponentní 3D tiskárna (obr. 9 - II) vytiskne horní vrstvu 5 spodkové části současně se svrškem 3 z termoplastického elastomeru na bázi polyuretanu (TPE-U) se zpracovatelskou teplotou 180 až 220 °C, s pevností 4 MPa a tažností 300 % společně se zabudovanými tvarovými platformami 6 a korekčními prvky 7. Jejich tuhost může být upravována podle potřeby zákazníka v rozmezí 3 až 4,5 MPa a tažností 180 až 400 %. Multikomponentní 3D tiskárna je vybavena zabudovaným směšovacím zařízením, které funguje na principu směšování materiálů jedné kategorie, ale s rozdílnými vlastnostmi. Materiály jsou umístěny v separátních zásobnících a jejich proudy tavenin se spojují ve směšovací trysce.
Z hygienických důvodů je možné zakomponovat/vytvořit geometrickou perforovanou strukturu 11 s otvory a kanálky ve vnitřní a/nebo horní části spodkových dílů, která zajišťuje prodyšnost (viz obr. 6).
Ke zvýšení soudržnosti spojení mezipodešve 2 a horní vrstvy 5 spodkové části s integrovaným
-5CZ 309231 B6 svrškem 3 se vytvoří na rozhraní jednotlivých komponent geometrické tvary zajišťující mechanické zámky - viz detail provedení zámků na obr. 11.
Příklad 4 - Výroba customizované podešve multikomponentním 3D tiskem s volitelným tvarem desénu a s montážním prostorem pro vložky
Na základě standardních metrologických dat obuvi se zhotoví virtuální 3D model konstrukce customizované obuvi (obr. 10) jako v příkladu 1, s tím rozdílem, že tvar desénu 8 v nášlapné části spodkové obuvi je uživatelsky volitelný a v podešvi 1 je připraven montážní prostor 9, do kterého bude možné vkládat vložky 10. jako jsou protiskluzové vložky a vložky k tvorbě stimulačního magnetického nebo elektrického pole na bázi permanentních magnetů, superkapacitorů či piezoelektrických generátorů.
Pro samotný proces výroby se použije multikomponentní 3D tiskárna pracující na principu postupného nanášení materiálu po vrstvách. V prvním kroku se nanese podešev X v navrhovaném designovém provedení z termoplastického elastomeru na bázi polyuretanu (TPE-U) se zpracovatelskou teplotou 180 až 220 °C, pevností 4 MPa, tažností 300 % s tím, že součástí materiálu pro 3D tisk je protiskluzová aditivace zaručující výsledný koeficient tření f podešve 1 při pohybu na mokré podložce £>0,30. Před započetím tisku uzavírací vrstvy dutiny se do volného prostoru dutiny - montážního prostoru 9 vloží předem připravená vložka 10 a následně se tato vložka 10 zatiskne další vrstvou. Mezipodešev 2 se nanese z termoplastického elastomeru na bázi polyuretanu (TPE-U) se zpracovatelskou teplotou 180 až 220 °C, pevností 2,5 MPa a tažností 200 %.
Po dokončení 3D tisku se hotový spodkový díl spojí se svrškem 3 obuvi dle standardních technologií.
Claims (10)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob výroby customizované obuvi, při němž se z individuálního virtuálního modelu vytvořeného na základě 3D scanu nohy zákazníka a/nebo standardních metrologických dat obuvi, případně z fyzického kopyta, vytvoří virtuální 3D model kopyta odpovídající vnitřnímu prostoru obuvi, na základě kterého se pak dále vygeneruje virtuální zobrazení customizované obuvi v části svrškových i spodkových dílců, včetně podešve v designovém provedení podle požadavku zákazníka, s tím, že se spodková část obuvi samotná nebo i ve spojení se svrškem (3) vyrobí jako kompaktní celek v procesu multikomponentního 3D tisku dílčích vrstev a dílů vybraných ze skupiny zahrnující nášlapnou vrstvu podešve (1), vnitřní vrstvu (4) obsahující ztužující díly (A) a výplňové díly (B) spodkové části, mezipodešev (2), výplňové díly spodkové části obuvi pro měkčí došlap ztužující strukturu pravidelných, či nepravidelných mřížek a výztuh, a tvarově atuhostně diferencovanou platformu (6) v horní vrstvě (5) spodkové části, včetně korekčních (7) a masážních prvků, vyznačující se tím, že kompaktní celek spodkové části obuvi se zhotoví v procesu multikomponentního 3D tisku, který je realizován najednom zařízení pro multikomponentní 3D tisk nebo na výrobní lince s větším počtem zařízení pro 3D tisk nanášením po vrstvách ze strun materiálu, přičemž se použije kombinace materiálů elastomemího charakteru a/nebo pěnových materiálů se zpracovatelskými teplotami lišícími se maximálně o 30 % a s příbuznou, případně kompatibilizátory upravenou polaritou, zejména ze skupiny zahrnující termoplastické elastomery TPE na bázi polyuretanu TPE-U, styrenu TPE-S typu SBS nebo SEBS nebo polyamidu TPE-A, polymeru kyseliny mléčné (PLA), a kopolymer ethylenvinylacetát EVA s přídavkem kompatibilizátoru, zejména maleinanhydridu, nebo s úpravou polarity plazmou.
- 2. Způsob podle nároků 1, vyznačující se tím, že jako materiál pro 3D tisk nášlapné vrstvy podešve s dezénem se použije TPE o pevnosti minimálně 3 MPa, tažnosti minimálně 200 % a odolnosti proti opakovanému ohybu alespoň 30 000 cyklů s protiskluzovou aditivací.
- 3. Způsob podle nároků 1, vyznačující se tím, že jako materiál pro 3D tisk vnitřní vrstvy ztužujících a výplňových dílů spodkové části se použije TPE o pevnosti minimálně 2,5 MPa a tažnosti minimálně 180 %.
- 4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že materiály pro 3D tisk dílčích vrstev a dílů kompaktního celku spodkové části obuvi obsahují aditiva ze skupiny zahrnující parfémy, aditiva proti pocení nohou, biologicky aktivní látky, a elektricky vodivé částice jako je uhlíkový prach a magnetická plniva.
- 5. Způsob podle nároků 1, vyznačující se tím, že nášlapná vrstva podešve se vyrobí s individuálně volitelným tvarem desénu, volitelnou materiálovou skladbou, včetně lokálního určení polohy dílů z různých materiálů s ohledem na účel aktivity a prostředí použití.
- 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že v průběhu 3D tisku multikomponentní spodkové části obuvi se ke zvýšení soudržnosti vytvoří u jednotlivých komponent mechanické zámky.
- 7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že v průběhu 3D tisku spodkové části obuvi se do připravených montážních prostorů (9) vkládají vložky (10) jako jsou vložky k tvorbě stimulačního magnetického nebo elektrického pole na bázi gelových výplní s magnetickými aditivy, permanentních magnetů, superkapacitorů a/nebo piezoelektrických generátorů, případně protiskluzové vložky, a následně se fixují další vrstvou, respektive vrstvami materiálu z 3D tiskárny.
- 8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že při multikomponentním 3D tisku dílčích vrstev a dílů spodkové části obuvi se materiály jednotlivých vrstev a dílů nanášejí, za účelem tvorby individuálního designu, změny mechanických vlastností či obojího, koextruzně nebo v podobě směsí produkovaných směšovacími tryskami.-7 CZ 309231 B6
- 9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že ztužující struktura pravidelných či nepravidelných mřížek a výztuh se modifikuje konkrétní tvarovou a materiálovou variací podle individuální potřeby zákazníka.
- 10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že lokální oblasti v horní vrstvě spodkové části 5 obuvi se optimalizují podle individuální potřeby zákazníka na základě tlakového snímku chodidla.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2016457A CZ309231B6 (cs) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | Způsob výroby customizované obuvi |
PCT/CZ2017/050029 WO2018019315A1 (en) | 2016-07-29 | 2017-07-20 | Customised footwear production method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2016457A CZ309231B6 (cs) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | Způsob výroby customizované obuvi |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2016457A3 CZ2016457A3 (cs) | 2018-02-07 |
CZ309231B6 true CZ309231B6 (cs) | 2022-06-08 |
Family
ID=59914231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2016457A CZ309231B6 (cs) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | Způsob výroby customizované obuvi |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ309231B6 (cs) |
WO (1) | WO2018019315A1 (cs) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109918716B (zh) * | 2019-01-25 | 2020-08-11 | 杭州品茗安控信息技术股份有限公司 | 一种钢筋三维的快捷生成方法 |
IL294721A (en) * | 2020-01-23 | 2022-09-01 | APOS Medical Assets Ltd | Footwear with bumps and how to assemble them |
CN111673956A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-18 | 模德模具(苏州工业园区)有限公司 | 塘塑表皮的仿真缝线加工制作方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008057056A1 (en) * | 2006-11-07 | 2008-05-15 | Alpina, Tovarna Obutve, D.D., Ziri | Three-dimensional scanning of feet |
CZ25349U1 (cs) * | 2012-12-17 | 2013-05-13 | Univerzita Tomáse Bati ve Zlíne | Optimalizovaná soustava zařízení k výrobě dutin forem tvarově specifických dílců |
KR20140142201A (ko) * | 2014-11-03 | 2014-12-11 | 권순일 | 3d 프린터 및 3d 스캐너를 이용한 맞춤 신발 제조 시스템 |
CN204426864U (zh) * | 2015-01-28 | 2015-07-01 | 东莞理工学院 | 基于3d打印的可快捷装卸的户外运动鞋 |
KR20150125112A (ko) * | 2014-04-29 | 2015-11-09 | 주식회사 인스턴 | 3d 프린터를 이용한 맞춤형 신발, 그 제조 장치 및 방법 |
US20160107391A1 (en) * | 2014-10-21 | 2016-04-21 | Saerome Bae Parish | System and method for custom-sizing bespoke shoes |
RU2596107C1 (ru) * | 2015-09-30 | 2016-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московская фабрика ортопедической обуви" Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации | Способ изготовления индивидуальной ортопедической колодки с межстелечным слоем |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3696456A (en) | 1971-02-22 | 1972-10-10 | Intern Nominees Bahamas Ltd | Custom shoe construction system |
US4745290A (en) | 1987-03-19 | 1988-05-17 | David Frankel | Method and apparatus for use in making custom shoes |
US9201413B2 (en) | 2013-03-14 | 2015-12-01 | Jason R. Hanft | Protective patient footwear design and manufacturing system and methods |
KR20140147443A (ko) * | 2013-06-20 | 2014-12-30 | 강철권 | 3차원 프린터를 이용한 즉석맞춤신발창 제작방법 |
CN203650986U (zh) * | 2013-10-21 | 2014-06-18 | 周建 | 堆叠式彩色三维打印机用双通道汇聚式彩色打印头 |
WO2015123518A1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-08-20 | Vfit Technologies, Inc. | Systems and methods for sizing shoes |
HU4783U (hu) * | 2014-05-28 | 2017-10-30 | Podiart Kft | Szerkezeti elrendezés a talp nyomásterhelésének vizsgálatára kiképezett berendezéshez |
-
2016
- 2016-07-29 CZ CZ2016457A patent/CZ309231B6/cs not_active IP Right Cessation
-
2017
- 2017-07-20 WO PCT/CZ2017/050029 patent/WO2018019315A1/en active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008057056A1 (en) * | 2006-11-07 | 2008-05-15 | Alpina, Tovarna Obutve, D.D., Ziri | Three-dimensional scanning of feet |
CZ25349U1 (cs) * | 2012-12-17 | 2013-05-13 | Univerzita Tomáse Bati ve Zlíne | Optimalizovaná soustava zařízení k výrobě dutin forem tvarově specifických dílců |
KR20150125112A (ko) * | 2014-04-29 | 2015-11-09 | 주식회사 인스턴 | 3d 프린터를 이용한 맞춤형 신발, 그 제조 장치 및 방법 |
US20160107391A1 (en) * | 2014-10-21 | 2016-04-21 | Saerome Bae Parish | System and method for custom-sizing bespoke shoes |
KR20140142201A (ko) * | 2014-11-03 | 2014-12-11 | 권순일 | 3d 프린터 및 3d 스캐너를 이용한 맞춤 신발 제조 시스템 |
CN204426864U (zh) * | 2015-01-28 | 2015-07-01 | 东莞理工学院 | 基于3d打印的可快捷装卸的户外运动鞋 |
RU2596107C1 (ru) * | 2015-09-30 | 2016-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московская фабрика ортопедической обуви" Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации | Способ изготовления индивидуальной ортопедической колодки с межстелечным слоем |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ2016457A3 (cs) | 2018-02-07 |
WO2018019315A1 (en) | 2018-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CZ309231B6 (cs) | Způsob výroby customizované obuvi | |
CA2587090C (en) | Method for design and manufacture of insoles | |
WO2017182930A2 (en) | A footwear with customized arch-support midsole and insole, and a method of shoe making | |
CA2639644C (en) | Footwear construction | |
CN1535632A (zh) | 保护脚趾的凉鞋 | |
CA2685271A1 (en) | An item of footwear | |
WO1999052387A1 (en) | A variable cushioning structure | |
US20130000148A1 (en) | Foot covering | |
WO2017222944A1 (en) | Methods of making an orthotic footbed assembly | |
WO2017208257A1 (en) | Customized 3d printed orthotic device | |
JP6974565B2 (ja) | クリート部材を有するカスタマイズ可能なニット構成要素 | |
EP3302152A1 (en) | Method and machine for preparing insoles | |
US11730234B2 (en) | Sockliner with integral skirt | |
CN108936952A (zh) | 一种贴脚轻便的保健鞋底和保健鞋 | |
CN109349744A (zh) | 一种定制脚踩组件的制作方法 | |
US20120042546A1 (en) | Orthotic Device and Method of Manufacture | |
CN109363293A (zh) | 一种贴脚轻便的保健鞋底和保健鞋 | |
CN206213386U (zh) | 一种凉鞋式鞋中底 | |
CN108056524A (zh) | 定制化的鞋体构造及其制作方法 | |
CN216601850U (zh) | 一体注塑鞋中底 | |
EP2630884B1 (de) | Verfahren zum Herstellen eines anatomisch geformten Rohlings für eine Schuheinlage und Schuheinlage | |
CN206213385U (zh) | 一种水台一体式的鞋中底 | |
JPH0736482Y2 (ja) | 靴底構造 | |
JP4050678B2 (ja) | 靴およびその製造方法 | |
JP2002262903A (ja) | シャンク部を備えた靴 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20230729 |