DE102011011185A1

DE102011011185A1 - Verfahren zur Herstellung von Skischuhen

Info

Publication number: DE102011011185A1
Application number: DE102011011185A
Authority: DE
Inventors: Sven Renz; Lukas Himmelein
Original assignee: Ertlrenz GmbH
Current assignee: RENZ, SVEN, DE
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2031-02-15
Also published as: DE102011011185B4

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung von Skischuhen hat die folgenden Schritte: Erfassen einer Außenkontur eines Fußes (23) und Ablegen von dreidimensionalen Außenkonturdaten in digitaler Form, Bestimmen der geometrischen Form wenigstens eines Abschnitts einer Außenschale (14) des Skischuhs (10) aus den Außenkonturdaten, und Fertigen wenigstens des Abschnitts der Außenschale (14) in einem Rapid-Prototyping-Verfahren aus einem Kunststoff.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Skischuhen.
Für eine gute Kraftübertragung und einen bequemen Sitz ist es wichtig, dass ein Skischuh in seiner Form dem Fuß des Trägers möglichst gut angepasst ist.
Bisher ist für eine individuelle Anpassung unter anderem bekannt, bestimmte Zonen des Innenschuhs auszuschäumen und so an den Fuß anzupassen. Dabei kann jedoch nur ein kleiner Teil der Fußform erfasst werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein Skischuh in hohem Maß individuell an die Form eines Fußes angepasst werden kann.
Hierzu werden bei der Herstellung von Skischuhen die Außenkontur des Fußes erfasst und dreidimensionale Außenkonturdaten in digitaler Form abgelegt. Aus den Außenkonturdaten wird die geometrische Form wenigstens eines Abschnitts einer Außenschale des Skischuhs bestimmt, und wenigstens der Abschnitt der Außenschale wird in einem Rapid-Prototyping-Verfahren aus einem Kunststoff gefertigt. Auf diese Weise ist es möglich, auch die starre Außenschale des Skischuhs individuell auf die Maße des Fußes des Trägers anzupassen.
Unter einem Rapid-Prototyping-Verfahren wird hier jedes generative Fertigungsverfahren verstanden, bei dem ein Körper direkt auf der Basis von dreidimensionalen Daten aus formlosen (Flüssigkeiten, Pulver u. ä.) Materialien mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse hergestellt wird.
Derartige Verfahren sind z. B. auch unter den Begriffen 3D-Drucken, stereolithografische Herstellung oder Solid Freeform Fabrication bekannt. Für die Erfindung ist dabei unwesentlich, ob als Ausgangsstoff ein flüssiger Kunststoff oder ein pulverförmiges Material zum Einsatz kommt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erstmals möglich, individualisierte Skischuhe in Serie zu fertigen. Da nicht jegliche Anpassung des Skischuhs nur über den Innenschuh möglich ist, kann jetzt über die individualisierte Außenschale erstmals tatsächlich für jeden Problemfuß ein optimierter Skischuh hergestellt werden. Das bislang angewandte partielle Ausbeulen einer Schale, das natürlich Grenzen hat, kann entfallen.
Es ist möglich, die gesamte Außenschale im Rapid-Prototyping-Verfahren zu fertigen, also auch die Sohle und eventuelle Ansätze zur Befestigung von Schnallen und Ähnlichem.
Es ist jedoch auch denkbar, dass nur bestimmte Teile der Außenschale im Rapid-Prototyping-Verfahren gefertigt werden und die restliche Außenschale aus konventionell vorgefertigten Teilen besteht, z. B. die Sohle oder die Schnallenbänder. An diese können die neu und individuell gefertigten Teile einstückig angeformt werden.
Das Erfassen der Außenkontur erfolgt vorzugsweise durch Abtasten des Fußes mit einem Laser. Auf diese Weise kann der gesamte Fuß in seiner Form erfasst werden, wobei die Außenkontur auch die Wade umfassen kann.
Auf die Außenschale kann nach dem und/oder während des Rapid-Prototyping-Schritts eine abschließende Außenschicht aufgebracht werden. Dabei kann es sich um einen Lack oder eine dünne Kunststoffschicht oder Ähnliches handeln, die die endgültige Farbe und das Design des Skischuhs enthält. Die Gestaltung der abschließenden Außenschicht kann dabei individuell durch Kundenwünsche beeinflusst werden, beispielsweise kann der Kunde beim Vermessen seiner Füße das Design festlegen.
Um eventuelle Unebenheiten der Oberfläche auszugleichen, kann zwischen dem Schritt des Erstellens der Außenschale und dem Schritt des Aufbringens der abschließenden Außenschicht eine Bearbeitung der Oberfläche der Außenschale erfolgen. Hierbei kann es sich zum Beispiel um Glätten und Polieren handeln, außerdem können Löcher für Schnallen eingepasst, oder Heizungsschalter und Ähnliches können eingebracht werden.
In einem möglichen Verfahren wird die Außenschale in mehreren Teilen gefertigt, beispielsweise kann wie herkömmlich ein oberer Schaftteil separat vom restlichen Teil der Außenschale hergestellt werden.
Aus den Außenkonturdaten können auch Maßangaben für einen Innenschuh errechnet und der Innenschuh nach diesen Maßangaben gefertigt werden. Der Innenschuh kann beispielsweise individuell aufgebaut sein, oder an eine Innenschuh-Grundform können entsprechend den Außenkonturdaten bestimmte Polsterelemente angebracht werden.
Es ist denkbar, Daten einer geometrischen Außenschalen-Grundform abzulegen und die Grundform mittels der Außenkonturdaten in der Größe anzupassen, insbesondere zu skalieren. Dies reduziert den Rechenaufwand, da nicht jedes Mal sämtliche Daten der Außenschale neu errechnet werden müssen. Auf diese Weise ist es bereits möglich, die Größe der Außenschale ganz individuell auf die Fußgröße anzupassen, was eine deutlich feinere Abstimmung ermöglicht als über die herkömmlichen Schuhgrößen.
Die Außenschale kann dabei im Wesentlichen immer die gleiche Grundform aufweisen, sie wird aber in der Größe abhängig von der Fußlänge oder Fußform als Ganzes angepasst.
Es ist auch möglich, zusätzlich bestimmte Teile der Außenschale individuell anzupassen, die bei vielen Menschen unterschiedlich sind, wie etwa die Breite im Vorfuß, die Höhe am Spann, der Wadendurchmesser oder die Wadenlänge.
Beispielsweise kann aus den Außenkonturdaten ein skaliertes Modell der Außenschalen-Grundform erstellt werden, es können Distanzen zwischen der Außenkontur des Fußes und der Innenwand der Außenschale bestimmt und mit vorgegebenen Sollwerten verglichen werden, um Abweichungen zu bestimmen, wobei Abweichungen unterhalb eines vorbestimmten Wertes in die Anpassung des Innenschuhs eingehen und Abweichungen oberhalb des vorbestimmten Wertes in die Anpassung der Außenschale eingehen. Auf diese Weise lassen sich kleine Details über die Form des Innenschuhs korrigieren, während größere Abweichungen über die individuelle Form der Außenschale angepasst werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Skischuhen, bei dem eine Außenkontur eines Fußes erfasst wird und dreidimensionale Außenkonturdaten in digitaler Form abgelegt werden, ein Modell des Fußes in einem Rapid-Prototyping-Verfahren aus einem Kunststoff gefertigt wird und wenigstens ein Abschnitt eines Innenschuhs und/oder einer Außenschale des Skischuhs an das Modell angepasst wird. Dies erlaubt es, einen Skischuh individuell anzupassen, ohne dass der Kunde bei der Anpassung anwesend sein muss.
Die Außenschale kann beispielsweise thermisch erweicht und das Modell des Fußes in die Außenschale eingesetzt werden. Anschließend wird die Außenschale so verformt, dass sie mit größtmöglicher Passform an das Modell angepasst wird.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, das Modell in den Innenschuh einzusetzen und Abschnitte des Innenschuhs auszuschäumen und so an das Modell anzupassen. Beide Verfahren haben den Vorteil, dass mit höheren Temperaturen gearbeitet werden kann als im Allgemeinen für die Füße eines Kunden zuträglich ist.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Skischuhs;
2 eine schematische Schnittansicht des Skischuhs in 1;
3 und 4 schematisch den Aufbau eines Fertigungssystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt einen Skischuh 10, der auf herkömmlichem Weg aus einer starren Außenschale 14 und einem darin angeordneten flexiblen Innenschuh 16 aufgebaut ist. Die Außenschale 14 ist dabei in zwei separate Teile unterteilt, wobei ein oberes Schaftteil 18 über ein Gelenk 20 an der restlichen Außenschale befestigt ist. Sowohl das obere Schaftteil 18 als auch der Rest der Außenschale 14 sind in diesem Beispiel jeweils einstückig gefertigt.
An der Außenschale 14 sind Funktionselemente wie beispielsweise Schnallen 22 und Ähnliches angebracht. Aus Gründen der einfacheren Darstellung ist die Außenschale 14 in 2 einstückig dargestellt.
Der Ablauf des Verfahrens ist in den 3 und 4 verdeutlicht.
Zur Herstellung eines Skischuhs 10, wie er in 1 dargestellt ist, wird zunächst ein Fuß 23 des zukünftigen Trägers des Skischuhs 10 vermessen. Dabei wird die Außenkontur des Fußes 23 in einer Vermessungseinheit 24 mit Laserstrahlen abgetastet. So werden auf bekanntem Weg Daten gewonnen, die einer dreidimensionalen Außenkontur des Fußes 23 entsprechen.
Diese Außenkonturdaten bilden den Ausgangspunkt für das weitere Verfahren.
Nachdem die Außenkonturdaten des Fußes 23 erfasst wurden, werden diese an ein Steuermodul 26 übertragen. Die Übertragung kann dabei auf beliebige Weise erfolgen, beispielsweise auch drahtlos über das Internet, sodass die Vermessungseinheit 24 und das Steuermodul 26 nicht am selben Ort stehen müssen.
Im Steuermodul 26 sind Daten einer Außenschalen-Grundform und einer Innenschuh-Grundform abgelegt, die der Form einer Außenschale bzw. eines Innenschuhs für einen durchschnittlichen Fuß entsprechen.
Unter Verwendung dieser Außenschalen-Grundform und der Innenschuh-Grundform werden jetzt Abweichungen zwischen der Außenkontur des Fußes 23 und diesen beiden Grundformen bestimmt.
Aus diesen Werten wird zunächst ein skaliertes Modell der Außenschalen-Grundform errechnet, bei dem die Proportionen mit der ursprünglichen Außenschalen-Grundform übereinstimmen und lediglich die Größe an die Fußlänge angepasst wird.
Die Distanzen zwischen der Außenkontur des Fußes und der Innenwand der Außenschalen-Grundform werden mit vorbestimmten und im Steuermodul 26 abgespeicherten Sollwerten verglichen. Auf diese Weise lässt sich unterscheiden, welche Anpassungen an der Außenschale 14 und welche am Innenschuh 16 vorgenommen werden sollen. Abweichungen unterhalb eines vorbestimmten Wertes gehen beispielsweise in die Anpassung des Innenschuhs 16 ein, während Abweichungen oberhalb eines vorbestimmten Werts in die Anpassung der Außenschale 14 eingehen.
Mit den so bestimmten Daten wird die skalierte Außenschalen-Grundform abgeändert und entweder in allen Bereichen des Fußes oder nur in bestimmten vorgegebenen Bereichen wie dem Vorfuß oder dem Schaft individuell angepasst. Dabei kann individuell beispielsweise auf die Breite des Vorfußes, die, Höhe im Spann und den Durchmesser der Wade eingegangen werden.
Aus diesen Daten wird dann ein Modell für die Außenschale 14 berechnet. Diese Modelldaten werden an ein Rapid-Protoyping-Modul 28 übergeben, in dem mittels eines bekannten Rapid-Prototyping-Verfahrens, beispielsweise eines 3d-Druckverfahrens oder eines Lasersinterverfahrens, die Außenschale 14 aus Kunststoff gefertigt wird. Geeignete Materialien sind beispielsweise Polyamid oder PPEK. Die Außenschale 14 kann dabei je nach Modell des Skischuhs einteilig oder, wie in 1 gezeigt, zweiteilig gestaltet sein.
In 4 ist eine mögliche Variante einer Vorrichtung zum Rapid-Prototyping dargestellt, hier ein dreiachsiger frei programmierbarer Drucker.
Es wäre denkbar, bestimmte Teile wie etwa eine Sohle 30 des Skischuhs 10 vorgefertigt zu verwenden, um die Fertigungszeiten zu reduzieren, wobei dann der individuell erstellte Teil der Außenschale 14 einstückig im Rapid-Prototyping-Verfahren an den bereits vorgefertigten Teil angeformt wird.
Nachdem die Außenschale 14 fertiggestellt ist, kann ihre Oberfläche außen und innen nachbearbeitet werden, um Unebenheiten zu entfernen oder Ähnliches. Die Berechnung der Form der Außenschale 14 kann selbstverständlich nicht nur auf die hier beschriebene Weise, sondern auch auf jedem anderen geeigneten Weg erfolgen.
Anschließend wird vorzugsweise noch eine abschließende Außenschicht aufgebracht, die in 2 nicht naher bezeichnet ist, die aber die Farbe und Design des Skischuhs 10 enthält. Dieser Schritt kann entweder ebenfalls in einem Rapid-Prototyping-Verfahren oder auf konventionellem Weg erfolgen.
Auch der Innenschuh 16 kann individuell angepasst werden, hier können beispielsweise die kleineren Abweichungen durch individuelles Einbringen von Schaumpolstern oder Vlieseinlagen angeglichen werden. Es ist jedoch auch möglich, den Innenschuh 16 immer auf gleichem Weg zu fertigen und lediglich die Außenschale 14 individuell anzupassen.
Hierzu wird in einem erfindungsgemäßen Verfahren aus den Außenkonturdaten Daten zur Fertigung eines Modells des Fußes 23 berechnet und an das Rapid-Prototyping-Modul 28 übergeben. Dort wird ein Modell des Fußes 23 aus einem geeigneten Kunststoff gefertigt. Bei dem Modell handelt es sich nicht um einen Leisten im herkömmlichen Sinn, sondern um ein genaues Abbild- des Fußes 23 eines individuellen Kunden. Es werden vorzugsweise keine Verallgemeinerungen der Außenkonturdaten vorgenommen, sondern die exakte Fußform, beispielsweise inklusive der Zehen, abgebildet.
Dieses Modell wird in einen vorgefertigten, durch Ausschäumen individuell anpassbaren Innenschuh eingesetzt, und dieser wird auf bekannte Weise ausgeschäumt und so, der Fußform des Kunden angeglichen.
Alternativ oder zusätzlich wird das Modell des Fußes, gegebenenfalls mit dem bereits angepassten Innenschuh, in eine vorgefertigte Außenschale eingesetzt. Diese ist erwärmt, so dass sie bleibend verformt werden kann. Die Außenschale wird so angepasst, dass sie optimalen Halt und optimale Bequemlichkeit für das Modell des Fußes bietet.
Diese Schritte können auch für eine oben beschriebene Außenschale 14 als abschließende Verarbeitungsschritte zur Anpassung letzter kleiner Details ausgeführt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Skischuhen, mit den Schritten: Erfassen einer Außenkontur eines Fußes (23) und Ablegen von dreidimensionalen Außenkonturdaten in digitaler Form, Bestimmen der geometrischen Form wenigstens eines Abschnitts einer Außenschale (14) des Skischuhs (10) aus den Außenkonturdaten, und Fertigen wenigstens des Abschnitts der Außenschale (14) in einem Rapid-Prototyping-Verfahren aus einem Kunststoff.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Außenschale (14) im Rapid-Prototyping-Verfahren gefertigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Außenkontur durch Abtasten des Fußes (23) mit einem Laser erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des Fußes (23) auch die Wade umfasst.
Verfahren zur Herstellung von Skischuhen, mit den Schritten: Erfassen einer Außenkontur eines Fußes und Ablegen von dreidimensionalen Außenkonturdaten in digitaler Form, Fertigen eines Modells des Fußes in einem Rapid-Prototyping-Verfahren aus einem Kunststoff und Anpassen wenigstens eines Abschnitts eines Innenschuhs und/oder einer Außenschale des Skischuhs (10) an das Modell.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale thermisch erweicht wird, das Modell des Fußes in die Außenschale eingesetzt wird und die Außenschale verformt und an das Modell angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell in den Innenschuh eingesetzt wird und Abschnitte des Innenschuhs ausgeschäumt und so an das Modell angepasst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Außenschale (14) nach dem und/oder während des Rapid-Prototyping-Schritts eine abschließende Außenschicht aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schritt des Erstellens der Außenschale (14) und dem Schritt des Aufbringens der abschließenden Außenschicht eine Bearbeitung der Oberfläche des Außenschale (14) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale (14) in mehreren Teilen gefertigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Außenkonturdaten Maßangaben für einen Innenschuh (16) errechnet werden und der Innenschuh (16) nach diesen Maßangaben gefertigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Daten einer geometrischen Außenschalen-Grundform abgelegt sind, und dass die Grundform mittels der Außenkonturdaten in der Größe angepasst, insbesondere skaliert, wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass: aus den Außenkonturdaten ein skaliertes Modell der Außenschalen-Grundform erstellt wird, Distanzen zwischen der Außenkontur des Fußes (23) und der Innenwand der Außenschalen-Grundform bestimmt und mit vorgegebenen Sollwerten verglichen werden, um Abweichungen zu bestimmen, Abweichungen unterhalb eines vorbestimmten Wertes in die Anpassung des Innenschuhs (16) eingehen und Abweichungen oberhalb des vorbestimmten Wertes in die Anpassung der Außenschale (14) eingehen.