CZ309784B6 - 3D tištěný materiál s variabilně flexibilní vnitřní strukturou, zejména pro výrobu sportovního vybavení - Google Patents

3D tištěný materiál s variabilně flexibilní vnitřní strukturou, zejména pro výrobu sportovního vybavení Download PDF

Info

Publication number
CZ309784B6
CZ309784B6 CZ2022-469A CZ2022469A CZ309784B6 CZ 309784 B6 CZ309784 B6 CZ 309784B6 CZ 2022469 A CZ2022469 A CZ 2022469A CZ 309784 B6 CZ309784 B6 CZ 309784B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
rods
type
center
reference side
cells
Prior art date
Application number
CZ2022-469A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2022469A3 (cs
Inventor
Jiří Dužár
Jiří Mgr. Dužár
Martin Řípa
Martin Mgr. Řípa
Petr Vacek
Petr Ing. arch. Vacek
Original Assignee
Posedla s.r.o.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Posedla s.r.o. filed Critical Posedla s.r.o.
Priority to CZ2022-469A priority Critical patent/CZ2022469A3/cs
Publication of CZ309784B6 publication Critical patent/CZ309784B6/cs
Publication of CZ2022469A3 publication Critical patent/CZ2022469A3/cs
Priority to PCT/CZ2023/050078 priority patent/WO2024099488A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/10—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
    • B32B3/12—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by a layer of regularly- arranged cells, e.g. a honeycomb structure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B13/00—Soles; Sole-and-heel integral units
    • 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
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/14—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by a layer differing constitutionally or physically in different parts, e.g. denser near its faces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J1/00—Saddles or other seats for cycles; Arrangement thereof; Component parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2224/00—Materials; Material properties
    • F16F2224/02—Materials; Material properties solids
    • F16F2224/0225—Cellular, e.g. microcellular foam

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

3D tištěný materiál s variabilně flexibilní vnitřní strukturou, zejména pro výrobu sportovního vybavení, se skládá z buněk (3) obsahujících krychloidy (1) typu A a krychloidy (2) typu B, přičemž u krychloidu (1) typu A směřují pruty (5) od středu (111) referenční strany (11) ke středu (121) každé referenční svislé hrany (12), přičemž se každý z prutů (5) dotýká obou příslušných referenčních stran (13) dané hrany (12), a dále směřují pruty (5) od středu (141) referenční strany (14), kterážto je uspořádána jako protilehlá vůči referenční straně (11), ke středu (121) každé referenční svislé hrany (12), přičemž se každý z prutů (5) dotýká obou příslušných stran (13) dané hrany (12) a středy (121) referenčních svislých hran (12) jsou sdíleny alespoň dvěma buňkami, a dále u krychloidu (2) typu B směřují pruty (5) od středu (211) referenční strany (21) ke každému vrcholu (222) referenční strany (22), přičemž se každý z prutů (5) dotýká referenční strany (22) , kterážto je uspořádána jako protilehlá vůči referenční straně (21), a vrcholy (222) referenční strany (22) jsou sdíleny alespoň dvěma buňkami, a dále jsou pruty (5) v místech vzájemného setkání spojeny, přičemž v místě styku krychloidu (1) typu A a krychloidu (2) typu B odpovídá střed (141) referenční strany (14) středu (211) referenční strany (21), a dále je tloušťka prutů (5) závislá na míře požadované flexibility.

Description

3D tištěný materiál s variabilně flexibilní vnitřní strukturou, zejména pro výrobu sportovního vybavení
Oblast techniky
Vynález spadá do oblasti aditivní výroby vrstvením, specificky 3D tisku, a materiálů a výrobků produkovaných touto cestou, a to zejména pro použití ve sportovním vybavení, zejména sedel jízdních kol a gripů řídítek z plastických hmot.
Dosavadní stav techniky
Současným trendem v oblasti sportovního vybavení je individualizace náčiní dle anatomických dispozic konkrétního sportovce. Typickým příkladem mohou být cyklistická sedla, kdy jejich výroba jedinci na míru dle jeho rozteče sedacích kostí, tvaru pozadí a rozložení váhy v sedu vede ke zvýšení pohodlí při jízdě, což pozitivně ovlivňuje i výsledný sportovní výkon. Ze stavu techniky je známo několik rozdílných přístupů. Příkladně dokument WO 2019058183 A2 popisuje systém cyklistického sedla tvořeného termoplastickým materiálem, jehož tvar si může sám jezdec upravit na míru pomocí tepelného tváření, a dokument US 2007273185 A1 popisuje způsob úpravy sedla dle anatomie jezdce a systém k jeho provedení využívající otisk pozadí a měření vzdálenosti sedacích kostí. Sofistikovanější systém je znám z dokumentu WO 03011679 A1, kdy je anatomie jezdcova posedu měřena na trenažeru vybaveném filmem citlivým na tlak s přímou digitalizací tlakové mapy a získaná data jsou následně zpracována do podoby sedla s tvarem ideálním pro měřeného jezdce, přičemž takovéto sedlo je následně vyrobeno úpravou výchozího tvaru přidáním či odebráním materiálu na klíčových místech. Řešení známá ze stavu techniky tedy přistupují k individualizaci pouhou úpravou samotného tvaru sedla, nikoli úpravou lokálních vlastností materiálu sedla, jako je příkladně jeho pružnost.
Z hlediska výroby předmětů, které jsou kusově unikátní, případně se vyznačují komplikovaným vnějším tvarem či vnitřní strukturou, je ideálním výrobním postupem aditivní metoda 3D tisku. U řady sportovních pomůcek, příkladně cyklistických sedel diskutovaných výše, gripů řídítek nebo obuvi, jsou klíčovými vlastnostmi měkkost a pružnost. Měkkosti 3D tištěných předmětů může být dosaženo prostým použitím elastického výchozího materiálu, příkladně termoplastického polyuretanu, jak je známo z dokumentu US 2020046062 A1. Výhodnějších vlastností v podobě materiálu poskytujícího vyšší pohodlí uživatele lze dosáhnout kombinací elastického výchozího materiálu a strukturované výplně, jak je známo příkladně z dokumentů US 2020281310 A1 a CN 208783842 U. Takovou strukturou výplně může být příkladně voština, která ovšem poskytuje dodatečnou flexibilitu pouze ze stran šestiúhelníkové struktury, což neumožňuje sestavit prakticky aplikovatelnou konstrukci pružných výrobků komplikovaného tvaru, jako jsou cyklistická sedla, což platí i pro mřížkové výplně tvaru čtverců, trojúhelníků, hvězd, Hilbertových křivek či spirál. Dalšími známými typy výplně jsou krystalická mřížka diamantu, která se ovšem vyznačuje vysokou prostorovou tuhostí, a není tedy vhodná pro flexibilní aplikace, struktura označovaná jako gyroid, která je ovšem příliš rigidní a obecně neposkytuje výslednou pružnost dostatečnou pro použití ve sportovním vybavení, struktura označovaná jako Weaire-Phelan, která je vhodná pouze pro velmi limitované množství typů 3D tisku a má omezenou odolnost na rozhraní s jinými materiály, či struktura založená na Voroného diagramu, která je ovšem odvozena od náhodné pozice bodů v prostoru, a neumožňuje tedy efektivně kontrolovat výslednou pružnost materiálu. Obecně tyto přístupy navíc neumožňují tvorbu výrobků s oblastmi o rozdílné tuhosti.
Z dokumentu CN 111251641 A je dále známa podešev boty z 3D tištěného elastického materiálu, kdy je změnou tvaru, struktury a orientace výplně v jednotlivých částech podešve dosaženo rozdílné tuhosti. Tento přístup ovšem neumožňuje spojitou změnu vlastností materiálu výrobku. Změnou typu výplně je dosaženo změny tuhosti pouze na konkrétní přesně definovanou hodnotu
- 1 CZ 309784 B6 se silně omezeným množstvím variant, přičemž takto zásadní změna vnitřní struktury, a tím i výrobního postupu, spojená se změnou tuhosti jednotlivých částí výrobku limituje, až prakticky znemožňuje využití této technologie k výrobě individualizovaných sportovních pomůcek.
Ze stavu techniky je dále známo řešení 3D tištěného materiálu s ortogonální vnitřní strukturou, tedy strukturou tvořenou na sebe navzájem kolmými pruty ve třech osách definujících krychli jakožto prostorovou jednotku, který umožňuje spojité a lokální škálování tuhosti výsledného materiálu v ohybu. Ortogonální struktury, byť vyrobené z pružného materiálu, jsou ovšem jak ve směru os, tak v diagonálním směru lokálně příliš rigidní a neumožňují pružení, a nejsou tedy vhodné pro aplikace vyžadující měkkost, jako jsou výše zmíněná cyklistická sedla, gripy řídítek či podešve bot.
Úkolem vynálezu je odstranit nedostatky dosavadního stavu techniky představením materiálu, jehož vnitřní struktura umožňuje spojitě škálovat jeho měkkost a pružnost, a tím vytvářet celistvé výrobky s oblastmi o rozdílné měkkosti bez nutnosti lokální či celkové změny chemického složení výchozích surovin či úpravy vnějších rozměrů a tvaru výrobku, což usnadní výrobu individualizovaného sportovního vybavení metodou 3D tisku.
Podstata vynálezu
Podstatou předkládaného vynálezu je 3D tištěný flexibilní materiál s vnitřní strukturou definovanou buňkami pružnými v ose z, přičemž tato osa je ve výrobcích z tohoto materiálu orientována rovnoběžně s vektorem tlakové síly působící v rámci zamýšleného užití výrobku, kdy je tuhost buňky v této ose spojitě škálovatelná změnou tloušťky prutů tvořících strukturu buňky. Skládáním těchto buněk do plochy vzniká materiál s lokálně variabilní měkkostí a pružností, přičemž rozlišení této změny vlastností materiálu je dáno rozměry jedné buňky.
Buňka se skládá ze dvou částí, které jsou odvozeny od prostorově transformované krychle, liší se svou vnitřní strukturou a jsou označovány jako krychloid typu A a krychloid typu B.
U krychloidu typu A směřují pruty od středu referenční vrchní strany ke středu každé referenční svislé hrany, přičemž se každý z prutů dotýká obou příslušných stran dané hrany, a dále směřují pruty od středu referenční spodní strany ke středu každé referenční svislé hrany, přičemž se každý z prutů dotýká obou příslušných stran dané hrany. Středy referenčních svislých hran krychloidu typu A jsou sdíleny vždy čtyřmi buňkami, přičemž pruty, které k danému středu směřují, jsou vzájemně spojeny.
V případě, kdy referenční vrchní strana krychloidu typu A tvoří povrch předmětu vytvořeného z materiálu dle předkládaného vynálezu, obsahuje tato strana pruty vedené od středu k vrcholům, přičemž ve středu jsou tyto pruty spojeny. Vrcholy referenční vrchní strany krychloidu typu A jsou v takovémto případě sdíleny vždy čtyřmi buňkami, přičemž pruty, které k danému vrcholu směřují, jsou vzájemně spojeny.
U krychloidu typu B směřují pruty od středu referenční vrchní strany ke každému vrcholu referenční spodní strany, přičemž se každý z prutů dotýká referenční spodní strany. Vrcholy referenční spodní strany krychloidu typu B jsou sdíleny alespoň čtyřmi buňkami, přičemž pruty, které k danému vrcholu směřují, jsou vzájemně spojeny.
V případě, kdy referenční spodní strana krychloidu typu B tvoří povrch předmětu vytvořeného z materiálu dle předkládaného vynálezu, obsahuje tato strana pruty vedené od středu k vrcholům, přičemž ve středu jsou tyto pruty spojeny. Vrcholy referenční spodní strany krychloidu typu B jsou v takovémto případě sdíleny vždy čtyřmi buňkami, přičemž pruty, které k danému vrcholu směřují, jsou vzájemně spojeny.
- 2 CZ 309784 B6
Buňky nacházející se na okraji předmětu vytvořeného z materiálu dle předkládaného vynálezu mají odlišnou strukturu, kdy krychloid typu B obsahuje pouze dva pruty, a to pruty směřující od středu referenční vrchní strany k vrcholům referenční spodní strany ležícím uvnitř předmětu, přičemž se každý z prutů dotýká referenční spodní strany, a dále u příslušných krychloidů typu A tvořících povrch předmětu nejsou pruty vrchní strany vedeny k vrcholům, které jsou z hlediska předmětu vnější, ale pouze k vrcholům, které jsou z hlediska předmětu vnitřní, od středu dané strany, v němž jsou spojeny, a u příslušných krychloidů typu B tvořících povrch předmětu se nenachází žádné pruty spodní strany.
Buňka základní konfigurace skládající se z krychloidu typu A a krychloidu typu B může být dále rozšířena o další vrstvy krychloidů.
Ideální výchozí krychloid obou typů je ortogonální krychlí s délkou hrany D a osmi vrcholy A1 až A8, přičemž krychloidy je možné libovolně transformovat pomocí posunutí jednoho nebo více vrcholů ve vektoru V, respektive vektorech V1 až V8 pro příslušné vrcholy. Tyto vektory mohou mít libovolný směr a platí pro ně /Vn/<D. Tvar krychloidů je v konkrétních bodech předmětu vytvořeného z materiálu dle předkládaného vynálezu volen z hlediska tvaru a zakřivení předmětu v daném místě, přičemž tento tvar přímo ovlivňuje budoucí chování pružné struktury. Na tyto vlastnosti má vliv zejména míra deformace krychle ve všech směrech a její celkový objem.
Hlavním parametrem, který ovlivňuje výslednou tuhost struktury v jednotlivých částech, je tloušťka prutů. Menší tloušťka vede k měkčí struktuře a naopak. Spodní limit tloušťky je dán možnostmi tiskové technologie a je jím 1 mm pro nejtenčí části. Horní limit představuje stav, kdy přílišná tloušťka prutů zdeformuje geometrii do nefunkčního stavu, kterým je stav, kdy je vnitřní struktura buněk plně vyplněna materiálem prutů, a nezbývá tak prostor pro pružení. Z hlediska praktické aplikace předkládaného vynálezu je spodní hranicí hodnota tloušťky prutů 1 mm, přičemž hodnoty mezi 1,3 a 1,5 mm vedou k subjektivně měkkému materiálu a hodnoty mezi 1,5 a 1,7 k subjektivně tvrdšímu flexibilnímu materiálu. Při hodnotách nad 1,7 mm již materiál ztrácí pružnost.
Materiál dle vynálezu je možné z principu vyrobit jakoukoli z metod 3D tisku. Nejlepších výsledků je dosaženo metodou tisku v práškovém loži, jelikož není třeba stavět externí podpory a díl je vytištěn přesně podle 3D modelu včetně převislých nebo v prostoru se nacházejících částí. Z hlediska suroviny je možné použít kterýkoliv elastický 3D tisknutelný polymer, přičemž ideálním je termoplastický polyuretan (TPU), který umožňuje následnou vaporizaci, tedy chemickou úpravu povrchu po tisku, která dále zlepšuje jeho vlastnosti a umožňuje probarvení. Dále vykazuje odolnost vůči vodě nebo mechanickým vlivům, dobrou stálost a odolnost vůči rozmezí teplot a jde o materiál, který netrpí paměťovým efektem, tedy ani po dlouhodobém zatěžování nedochází ke změně původního tvaru.
Objasnění výkresů
Obr. 1 zobrazuje pružnou buňku, která je základní jednotkou materiálu dle vynálezu. Pruty jsou zde zobrazeny v ploché podobě. Buňka se v této konfiguraci skládá z krychloidu typu A nahoře a krychloidu typu B dole.
Obr. 2 zobrazuje pružnou buňku (vlevo) spojenou s buňkou ležící na okraji předmětu vytvořeného z materiálu dle předkládaného vynálezu (vpravo). Pruty jsou zde zobrazeny v ploché podobě. Buňky se v této konfiguraci skládají z krychloidu typu A nahoře a krychloidu typu B dole.
Obr. 3 zobrazuje spojení tří buněk s příliš vysokou, a tedy nefunkční, tloušťkou prutů, v jejímž důsledku výsledný materiál není pružný.
- 3 CZ 309784 B6
Obr. 4 zobrazuje spojení tří buněk s funkční tloušťkou prutů umožňující pružnost výsledného materiálu.
Obr. 5 zobrazuje několik příkladů transformace geometrie krychle do krychloidu, který tvoří vrchní a spodní část buňky.
Obr. 6 zobrazuje průřez cyklistickým sedlem vytvořeným z materiálu dle vynálezu.
Obr. 7 zobrazuje průřez cyklistickým sedlem vytvořeným z materiálu dle vynálezu.
Obr. 8 zobrazuje grip řídítka vytvořený z materiálu dle vynálezu.
Obr. 9 zobrazuje cyklistické sedlo dle příkladu 1 s viditelnými vyhlazenými pruty a rozměry sedla uvedené v milimetrech.
Obr. 10 zobrazuje cyklistické sedlo dle příkladu 1 s viditelnými krychloidy a rozměry sedla uvedené v milimetrech.
Obr. 11 zobrazuje úsek cyklistického sedla dle příkladu 1 s viditelnými krychloidy a jejich rozměry v milimetrech.
Obr. 12 zobrazuje úsek cyklistického sedla dle příkladu 1 v řezu s viditelnými krychloidy a jejich rozměry v milimetrech.
Obr. 13 zobrazuje grip řídítka dle příkladu 2 s viditelnými vyhlazenými pruty a rozměry gripu uvedené v milimetrech.
Obr. 14 zobrazuje grip řídítka dle příkladu 2 v řezu s viditelnými vyhlazenými pruty a rozměry buněk gripu uvedené v milimetrech.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Příklad 1 popisuje sedlo jízdního kola s oblastmi o rozdílné měkkosti vytvořené z materiálu dle předkládaného vynálezu.
Materiál uzpůsobený do tvaru sedla jízdního kola se skládá z buněk tvořených dvěma částmi, a to krychloidem 1 typu A a krychloidem 2 typu B. Buňky jsou uspořádány v jedné vrstvě a jsou dvojího typu: buňky 3 vnitřní části sedla a buňky 4 okraje sedla.
U krychloidu 1 typu A buněk 3 vnitřní plochy sedla směřují pruty 5 od středu 111 referenční vrchní strany 11 ke středu 121 každé referenční svislé hrany 12, přičemž se každý z prutů 5 dotýká obou příslušných referenčních stran 13 dané hrany 12, a dále směřují pruty 5 od středu 141 referenční spodní strany 14 ke středu 121 každé referenční svislé hrany 12, přičemž se každý z prutů 5 dotýká obou příslušných referenčních stran 13 dané hrany 12. Středy 121 referenčních svislých hran 12 jsou sdíleny vždy čtyřmi buňkami, přičemž pruty 5, které k danému středu 121 směřují, jsou vzájemně spojeny. Referenční vrchní strana 11 tvoří povrch vrchní, tedy sedací, plochy sedla, přičemž strana 11 obsahuje pruty 5 vedené od středu 111 k vrcholům 112 a pruty 5 jsou ve středu 111 spojeny. Vrcholy 112 jsou sdíleny vždy čtyřmi buňkami, přičemž pruty 5, které k danému vrcholu 112 směřují, jsou vzájemně spojeny.
U krychloidu 2 typu B buněk 3 vnitřní plochy sedla směřují pruty 5 od středu 211 referenční vrchní strany 21 ke každému vrcholu 222 referenční spodní strany 22, přičemž se každý z prutů 5
- 4 CZ 309784 B6 dotýká referenční spodní strany 22. Vrcholy 222 referenční spodní strany 22 jsou sdíleny čtyřmi buňkami, přičemž pruty 5, které k danému vrcholu 222 směřují, jsou vzájemně spojeny. Referenční spodní strana 22 tvoří povrch spodní plochy sedla, přičemž strana 22 obsahuje pruty 5 vedené od středu 221 k vrcholům 222 a pruty 5 jsou ve středu 221 spojeny. Vrcholy 222 jsou sdíleny čtyřmi buňkami, přičemž pruty 5, které k danému vrcholu 222 směřují, jsou vzájemně spojeny.
U krychloidu 2 typu B buněk 4 okraje sedla směřují dva pruty 5 od středu 211 referenční vrchní strany 21 k vrcholům 222 ležícím uvnitř sedla, přičemž se každý z prutů dotýká referenční spodní strany 22 a je spojen s dalšími pruty 5, které k danému vrcholu 222 směřují. Referenční spodní strana 22 dále neobsahuje žádné pruty 5 vedené od středu 221 k vrcholům 222. Struktura krychloidu 1 typu A buněk 4 okraje sedla je shodná s krychloidem 1 typu A buněk 3 vnitřní plochy sedla s tím rozdílem, že strana 11 obsahuje pouze dva pruty 5 vedené od středu 111 k vrcholům 112 ležícím uvnitř sedla, pruty 5 jsou ve středu 111 spojeny a dále je každý prut 5 spojen s dalšími pruty 5, které k danému vrcholu 112 směřují. Okraj sedla je dále opatřen lemem 6 s průřezem ve tvaru písmene „L“.
Materiál výše popsané struktury je uzpůsoben do tvaru sedla jízdního kola metodou 3D tisku laserovým spékáním práškové vrstvy v práškovém loži termoplastického polyuretanu. Sedlo má celkovou šířku 142 mm a celkovou délku 254 mm, šířka sedací části 7 je 49 mm, šířka přední přechodové části 8 je 23 mm, šířka špičky 9 je 51 mm a délka špičky 9 je 70 mm. Spodní plocha sedla je dále opatřena ližinami z uhlíkových vláken, které umožňují jeho namontování na jízdní kolo. Krychloidy buněk, ze kterých se sedlo skládá, mají tvar geometricky transformovaných krychlí, přičemž délky jejich hran nabývají hodnot od 4,3 mm do 8,6 mm. V nejtvrdších místech sedla, tedy uprostřed sedacích částí 7 symetricky na levé i pravé straně, nabývá tloušťka prutů 5 hodnoty 1,7 mm. V nejměkčích místech sedla, tedy ve špičce 9 a zadní části 10, nabývá tloušťka prutů 5 hodnoty 1 mm. Mezi nejtvrdšími a nejměkčími místy sedla se nachází dvě přední přechodové části 8 a dvě zadní přechodové části 15, v nichž tloušťka prutů 5 spojitě přechází mezi hodnotami 1 mm a 1,7 mm, čímž je dosaženo spojité změny měkkosti sedla mezi špičkou 9 a sedacími částmi 7 a mezi zadní částí 10 a sedacími částmi 7.
Příklad 2
Příklad 2 popisuje grip řídítka jízdního kola s oblastmi o rozdílné měkkosti vytvořené z materiálu dle předkládaného vynálezu.
Materiál s lokálně variabilní pružností a strukturními charakteristikami dle příkladu 1 je uzpůsoben do tvaru gripu řídítek jízdního kola metodou 3D tisku laserovým spékáním práškové vrstvy v práškovém loži termoplastického polyuretanu. Krychloidy 2 typu B se nacházejí na vnější straně, za kterou je grip uchopován, krychloidy 1 typu A se nacházejí na vnitřní straně, kterou grip dosedá na řídítko, a okraje jsou opatřeny lemem v podobě tenké vrstvy TPU. Grip má celkovou délku 129 mm, jeho celkový průměr v nejširší části 16 je 46 mm a jeho celkový průměr v nejužší části 17 je 34 mm. Buňky, ze kterých se grip skládá, mají výšku od 6 mm do 10 mm. V nejtvrdším místě gripu, tedy v nejužší části 17, nabývá tloušťka prutů 5 hodnoty 1,7 mm. V nejměkčím místě gripu, tedy v nejširší části 16, nabývá tloušťka prutů 5 hodnoty 1,3 mm. Mezi nejtvrdším a nejměkčím místem gripu se nachází přechodová část 18, v níž tloušťka prutů 5 spojitě přechází mezi hodnotami 1,3 mm a 1,7 mm, čímž je dosaženo spojité změny měkkosti gripu mezi nejširší částí 16 a nejužší částí 17.
Průmyslová využitelnost
3D tištěný materiál s variabilní flexibilitou je průmyslově využitelný při výrobě pružných materiálů s řízenou tuhostí, příkladně v oblasti výroby sportovního vybavení.

Claims (4)

1. 3D tištěný materiál s variabilně flexibilní vnitřní strukturou zejména pro výrobu sportovního vybavení, vyznačující se tím, že se skládá z buněk (3) obsahujících krychloidy (1) typu A a krychloidy (2) typu B, přičemž u krychloidu (1) typu A směřují pruty (5) od středu (111) referenční strany (11) ke středu (121) každé referenční svislé hrany (12), přičemž se každý z prutů (5) dotýká obou příslušných referenčních stran (13) dané hrany (12), a dále směřují pruty (5) od středu (141) referenční strany (14), kterážto je uspořádána jako protilehlá vůči referenční straně (11), ke středu (121) každé referenční svislé hrany (12), přičemž se každý z prutů (5) dotýká obou příslušných stran (13) dané hrany (12) a středy (121) referenční svislých hran (12) jsou sdíleny alespoň dvěma buňkami, a dále u krychloidu (2) typu B směřují pruty (5) od středu (211) referenční strany (21) ke každému vrcholu (222) referenční strany (22), přičemž se každý z prutů (5) dotýká referenční strany (22), kterážto je uspořádána jako protilehlá vůči referenční straně (21), a vrcholy (222) referenční strany (22) jsou sdíleny alespoň dvěma buňkami, a dále jsou pruty (5) v místech vzájemného setkání spojeny, přičemž v místě styku krychloidu (1) typu A a krychloidu (2) typu B odpovídá střed (141) referenční strany (14) středu (211) referenční strany (21), a dále je tloušťka prutů (5) závislá na míře požadované flexibility.
2. 3D tištěný materiál s variabilně flexibilní vnitřní strukturou podle nároku 1, vyznačující se tím, že buňka (3) obsahuje alespoň jeden krychloid (1) typu A a alespoň jeden krychloid (2) typu B.
3. 3D tištěný materiál s variabilně flexibilní vnitřní strukturou podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že u krychloidu (1) typu A tvořícího povrch materiálu referenční strana (11) obsahuje dále pruty (5) vedené od středu (111) k vrcholům (112), přičemž jsou tyto pruty (5) ve středu (111) spojeny a vrcholy (112) jsou sdíleny alespoň dvěma buňkami, přičemž pruty (5), které k danému vrcholu (112) směřují, jsou vzájemně spojeny.
4. 3D tištěný materiál s variabilně flexibilní vnitřní strukturou podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že u krychloidu (2) typu B tvořícího povrch materiálu referenční strana (22) obsahuje dále pruty (5) vedené od středu (221) k vrcholům (222), přičemž tyto pruty (5) jsou ve středu (221) spojeny a vrcholy (222) jsou sdíleny alespoň dvěma buňkami, přičemž pruty (5), které k danému vrcholu (222) směřují, jsou vzájemně spojeny.
CZ2022-469A 2022-11-13 2022-11-13 3D tištěný materiál s variabilně flexibilní vnitřní strukturou, zejména pro výrobu sportovního vybavení CZ2022469A3 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2022-469A CZ2022469A3 (cs) 2022-11-13 2022-11-13 3D tištěný materiál s variabilně flexibilní vnitřní strukturou, zejména pro výrobu sportovního vybavení
PCT/CZ2023/050078 WO2024099488A1 (en) 2022-11-13 2023-11-10 3d printed material with a variably flexible internal structure, in particular for the production of sports equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2022-469A CZ2022469A3 (cs) 2022-11-13 2022-11-13 3D tištěný materiál s variabilně flexibilní vnitřní strukturou, zejména pro výrobu sportovního vybavení

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ309784B6 true CZ309784B6 (cs) 2023-10-04
CZ2022469A3 CZ2022469A3 (cs) 2023-10-04

Family

ID=88189461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2022-469A CZ2022469A3 (cs) 2022-11-13 2022-11-13 3D tištěný materiál s variabilně flexibilní vnitřní strukturou, zejména pro výrobu sportovního vybavení

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ2022469A3 (cs)
WO (1) WO2024099488A1 (cs)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180043805A1 (en) * 2016-08-11 2018-02-15 Ford Global Technologies, Llc Ventilated Seat Cushion
US20180271211A1 (en) * 2017-03-27 2018-09-27 Adidas Ag Footwear midsole with warped lattice structure and method of making the same
CN112848553A (zh) * 2021-01-21 2021-05-28 北京理工大学 一种加强单胞结构及其制备方法与应用、夹芯板
US11192322B2 (en) * 2014-01-07 2021-12-07 Nama Development Llc 3-D honeycomb foam structure
CN115195225A (zh) * 2022-07-14 2022-10-18 北京理工大学 一种抗爆炸冲击点阵夹芯板及其制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20112013U1 (de) 2001-07-25 2002-12-19 Oehler Claus Anpassvorrichtung für Zweiradsättel
US7284336B2 (en) 2005-03-31 2007-10-23 Specialized Bicycle Components, Inc. Saddle fit system and method
WO2014209308A1 (en) * 2013-06-26 2014-12-31 Hrl Laboratories, Llc High airflow micro-truss structural apparatus
KR101976298B1 (ko) 2014-11-05 2019-05-07 나이키 이노베이트 씨.브이. 방법 및 가요성 격자 발포체
US10010134B2 (en) 2015-05-08 2018-07-03 Under Armour, Inc. Footwear with lattice midsole and compression insert
GB201617777D0 (en) 2016-10-20 2016-12-07 C & J Clark International Limited Articles of footwear
DE102017200299A1 (de) * 2017-01-10 2018-07-12 Airbus Operations Gmbh Strukturbauteil, Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils sowie Verfahren zur Gestaltung eines Strukturbauteils
EP3665073B1 (en) 2017-09-18 2024-05-01 Versal Manufacturing, Inc. Moldable bicycle saddles, fitting procedures, and related technologies
CN208783842U (zh) 2018-06-04 2019-04-26 福建泉州匹克体育用品有限公司 一种鞋底内嵌3d打印模块的运动鞋
US20210187897A1 (en) * 2018-11-13 2021-06-24 VICIS, Inc. Custom Manufactured Fit Pods
JP2020172211A (ja) * 2019-04-12 2020-10-22 株式会社ブリヂストン 座席シート用のクッション材の製造方法、座席シート用のクッション材、装填体の製造方法、及び、装填体
CN110560837B (zh) * 2019-08-05 2020-10-16 华中科技大学 一种电弧熔丝增材制造金属点阵结构的方法及产品

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11192322B2 (en) * 2014-01-07 2021-12-07 Nama Development Llc 3-D honeycomb foam structure
US20180043805A1 (en) * 2016-08-11 2018-02-15 Ford Global Technologies, Llc Ventilated Seat Cushion
US20180271211A1 (en) * 2017-03-27 2018-09-27 Adidas Ag Footwear midsole with warped lattice structure and method of making the same
CN112848553A (zh) * 2021-01-21 2021-05-28 北京理工大学 一种加强单胞结构及其制备方法与应用、夹芯板
CN115195225A (zh) * 2022-07-14 2022-10-18 北京理工大学 一种抗爆炸冲击点阵夹芯板及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024099488A1 (en) 2024-05-16
CZ2022469A3 (cs) 2023-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10016013B2 (en) Additive manufactured metal sports performance footwear components
CN108652126B (zh) 具有扭曲的格子结构的鞋类中底及其制造方法
US11659889B2 (en) Footwear midsole with warped lattice structure and method of making the same
CN107310161B (zh) 三维(3d)打印的柔性支撑装置
CN108882774B (zh) 定制鞋类制品中的前足缓冲的方法
US11511819B2 (en) Bicycle saddle
ITUB20154949A1 (it) Suola o intersuola personalizzabile per calzature
CN104608669A (zh) 搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法
CN104507362A (zh) 具有柔性轮廓的坐垫
US11589647B2 (en) Footwear midsole with anisotropic mesh and methods of making the same
CN109619761A (zh) 一种3d打印回弹晶格结构以及应用该结构的鞋底
JP7427606B2 (ja) クッション材、クッション材の製造方法、及び、座席シート
CN117045017A (zh) 定制鞋类制品中的跟部缓冲的方法
CZ309784B6 (cs) 3D tištěný materiál s variabilně flexibilní vnitřní strukturou, zejména pro výrobu sportovního vybavení
CN114643713A (zh) 三角星蜂窝系统参数化3d打印足底压力分布鞋底
CN102228347A (zh) 坐椅3字形凹面设计原理及制造
ES2335962B1 (es) Sistema de personalizacion de soportes corporales.
CN218474235U (zh) 一种多层结构的3d打印鞋垫
WO2021155125A1 (en) Backpack and lumbar pad
CN212590601U (zh) 一种仿针织结构的一体鞋身的3d打印跑鞋
CN117681738A (zh) 一种汽车座椅椅面形状与位置的调节方法
CN117460440A (zh) 座垫及座垫的制造方法
KR20200121129A (ko) 다중 스프링을 구비한 침대 매트리스