DE102013224142A1

DE102013224142A1 - Einlegesohle und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102013224142A1
Application number: DE102013224142.9A
Authority: DE
Inventors: Raimund Jaeger; Tobias Ziegler; Jan Blömer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2015-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einlegesohle (1) mit einer an die Fußform des Benutzers angepassten Form, welche zumindest ein Polymermaterial enthält oder aus zumindest einem Polymermaterial hergestellt ist, wobei das Polymermaterial Poren (251) enthält, welche eine geometrisch definierte Anordnung aufweisen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Einlegesohle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einlegesohle mit einer an die Fußform des Benutzers angepassten Form, welche zumindest ein Polymermaterial enthält oder zumindest einem Polymermaterial hergestellt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Einlegesohle. Einlegesohlen der Eingangs genannten Art wirken bettend oder beeinflussen die Fußstellung.
Aus der Praxis ist bekannt, Einlegesohlen der Eingangs genannten Art handwerklich herzustellen. Hierbei wird die Fußform des künftigen Benutzers von einem Orthopädie-Schuhmacher oder auch Orthopädie-Techniker vermessen und die Einlegesohle aus verschiedenen Materialien aufgebaut, welche lagenweise miteinander verklebt werden. Meist wird ein Kern aus Kunststoff oder Kork mit Leder oder einem anderen Kunststoff ummantelt. Dabei können Materialien unterschiedlicher Steifigkeit in unterschiedlichen Bereichen der Einlegesohle verwendet werden, um die Steifigkeit an vorgebbare Sollwerte anzupassen. Beispielsweise kann mit einem härteren Material im Bereich des Mittelfußes eine Längsgewölbestütze ausgeformt werden und mit einem weicheren Material im Bereich des Rückfußes eine Weichbettung der Ferse erzielt werden.
Nachteilig an diesen bekannten Einlegesohlen ist die aufwändige Fertigung, welche mehrere Arbeitsstunden erfordert. Weiterhin weisen die bekannten Einlegesohlen den Nachteil auf, dass die Herstellung nicht reproduzierbar ist. Damit können besonders gelungene und für den Benutzer angenehme Einlegesohlen nicht in reproduzierbarer Weise erneut gefertigt werden. Sofern die Einlegesohlen im ersten Versuch nicht passend ausgeführt worden sind, müssen diese zeitaufwändig erneut hergestellt werden. Hierbei wird zwar oftmals der ursprüngliche Fehler behoben, jedoch besteht die Gefahr, dass die neuen Exemplare neue Mängel in bisher einwandfrei gefertigten Bereichen aufweisen.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine Einlegesohle anzugeben, welche kostengünstig und reproduzierbar hergestellt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einlegesohle gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine Einlegesohle mit einer an die Fußform des Benutzers angepassten Form aus zumindest einem Polymermaterial herzustellen. Das Polymermaterial soll erfindungsgemäß jedoch nicht in Form von Platten oder Blöcken vorliegen, welche handwerklich verarbeitet werden. Vielmehr liegt das Ausgangsmaterial in Form von Pulver oder Granulat vor, so dass dieses maschinell durch ein generatives Herstellungsverfahren verarbeitet werden kann.
Das generative Herstellungsverfahren wird durch eine computergesteuerte Maschine durchgeführt. Dieser Maschine werden Fertigungsdaten zugeführt, welche sich einerseits aus der digital erfassten Fußform des Benutzers der Einlegesohle zusammensetzen und andererseits aus Korrekturdaten, welche vom Arzt oder vom Orthopädie-Schuhmacher erzeugt werden. Die Korrekturdaten überführen die Ist-Form des Fußes in eine gewünschte Sollform, welche schließlich die Form der Einlegesohle definiert.
Der einmal erstellte Datensatz kann wiederholt zur Fertigung der Einlegesohle verwendet werden, so dass mehrere Exemplare der Einlegesohle in gleichbleibender Qualität hergestellt werden können. Sofern einzelne Bereiche der Einlegesohle nicht den Wünschen Benutzers entsprechen, können diese durch erneute Erstellung von Korrekturdaten geändert werden, ohne andere Teilbereiche der Einlegesohle zu beeinflussen. Ein einmal gefundenes Optimum für einzelne Teilbereiche bleibt daher erhalten und kann in reproduzierbarer Weise stets erneut gefertigt werden.
Um Bereiche unterschiedlicher Steifigkeit zu realisieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Polymermaterial Poren enthält, welche eine geometrisch definierte Anordndung aufweisen. Durch mehrere oder größere Poren kann somit ein weicheres Material bereitgestellt werden und durch weniger oder kleinere Poren kann ein härteres Material erzeugt werden. Dies erlaubt, mit nur einem einzigen Polymermaterial Teilbereiche bzw. Teilflächen der Einlegesohle mit unterschiedlichem Härtegrad bzw. Steifigkeiten auszustatten, wie dies bei bisher bekannten handwerklich gefertigten Einlegesohlen möglich ist.
Eine geometrisch definierte Anordnung der Poren weist dabei den Vorteil auf, dass die sich ergebende effektive Steifigkeit mit geringem Rechenaufwand bestimmt werden kann. Unregelmäßig angeordnete Poren oder bionische Strukturen sind demgegenüber in der Regel einer analytischen Berechnung nicht zugänglich und einer numerischen Berechnung nur mit einem erhöhten Aufwand.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die Poren kleiner als etwa 10 mm oder kleiner als etwa 7,5 mm oder kleiner als etwa 5 mm oder kleiner als etwa 2,5 mm oder kleiner als etwa 1 mm sein. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die Poren größer als etwa 1 mm oder größer als etwa 2,5 mm oder größer als etwa 5 mm oder größer als etwa 7,5 mm sein, wobei die Untergrenze stets kleiner ist als die Obergrenze. Als Größe wird bei etwa kugelförmigen Poren deren Durchmesser angesehen. Sofern die Poren von der Kugelform abweichen, bezeichnet die Größe im Sinne der vorliegenden Beschreibung die mittlere geometrische Abmessung in einer Raumrichtung. Unregelmäßig geformte Poren können in unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedliche Größen aufweisen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die geometrische definierte Anordnung eine Fernordnung aufweisen. Als Fernordnung wird für die Zwecke der vorliegenden Erfindung die regelmäßige und kontinuierliche Anordnung der Poren bzw. Hohlräume bezeichnet. Hierbei erstreckt sich die regelmäßige Anordnung nicht nur bis zum nächsten oder übernächsten Nachbarn, sondern über eine Entfernung, welche groß im Vergleich zur Ausdehnung der Poren bzw. Hohlräume ist. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann sich die Fernordnung über mehr als 10, mehr als 20, mehr als 50, mehr als 100 oder mehr als 500 Poren erstrecken.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die Poren kugelförmig sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Poren die Form eines Polyeders aufweisen. Polyeder können ebene, konkave oder konvexe Grenzflächen aufweisen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Polymermaterial einem einen Zug-Elastizitätsmodul nach DIN 53504 von weniger als etwa 20 MPa aufweisen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Polymermaterial einem Zug-Elastizitäts-Modul nach DIN 53504 von weniger als etwa 15 MPa aufweisen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Polymermaterial einen Zug-Elastizitäts-Modul nach DIN 53504 von weniger als etwa 12 MPa aufweisen. In wiederum anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Polymermaterial einen Zug-Elastizitäts-Modul von weniger als etwa 10 MPa aufweisen. Diese Materialien sind einerseits steif genug, um in Teilbereichen mit wenig Poren oder ohne Poren eine hinreichende Steifigkeit zur ermöglichen und andererseits flexibel genug, um durch das Einbringen von Poren Bereiche mit geringerer Steifigkeit zu ermöglichen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Polymermaterial ein thermoplastisches Polyurethan enthalten oder daraus bestehen. Polyurethane weisen einerseits den Vorteil auf, dass deren Elastizitätsmodul für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Weiterhin können thermoplastische Materialien besonders einfach in einem generativen Herstellungsverfahren verarbeitet werden, da diese sich leicht lokal aufschmelzen und damit urformen lassen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das generative Herstellungsverfahren ausgewählt sein aus Fused Deposition Modelling oder selektiven Lasersintern. Beim Lasersintern wird eine pulverförmige Schicht des Polymermaterials auf dem Bauteil abgeschieden und diese Schicht lokal durch Laserstrahlung erwärmt, so dass das Material in den erwärmten Bereichen aufschmilzt. Beim Fused Deposition Modelling wird das Ausgangsmaterial aufgeschmolzen und durch eine Düse lagenweise in die gewünschte Form gespritzt. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Düse einen Durchmesser von weniger als 1,5 mm, weniger als 1 mm oder weniger als 0,5 mm aufweisen. Hierdurch können feine Strukturen gespritzt werden, so dass eine glatte Oberfläche entsteht und eine kleinräumige Anpassung der Steifigkeit der Einlegesohle ermöglicht wird. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Düse dazu eingerichtet sein, mehrere Materialpunkte oder -stränge abzulegen und die Einlegesohle schichtweise daraus aufzubauen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Einlegesohle mit mehreren verschiedenen generativen Herstellungsverfahren hergestellt werden, so dass zumindest ein Verfahren mit großer Produktionsgeschwindigkeit mit zumindest einem Verfahren kombiniert werden kann, welches besonders genaue oder besonders kleine Strukturen ermöglicht.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Berechnen der Fertigungsdaten dadurch erfolgen, dass nach Festlegen der Außenkontur der Einlegesohle das Volumen in eine Mehrzahl von Zellen diskretisiert wird. Im Nachfolgenden Verfahrensschritt wird die gewünschte Steifigkeit jeder Zelle festgelegt. Das Festlegen der Steifigkeit der Zelle erfolgt in Abhängigkeit der Lage bzw. des Ortes der Zelle und der medizinischen Indikation bzw. der Beschwerden des Benutzers. Beispielsweise kann der Bereich einer Längs- oder Quergewölbestütze eine größere Steifigkeit aufweisen und Bereiche, in welchen eine Weichbettung erwünscht ist, können eine geringere Steifigkeit aufweisen. Schließlich kann ein Strukturelement in jede Zelle eingeführt werden, so dass sich die gewünschte Steifigkeit ergibt. Für die maximale Steifigkeit kann das Strukturelement das Volumen der Zelle vollständig ausfüllen. Für die geringste Steifigkeit kann die Zelle leer bleiben, bzw. mit einem Nullelement ausgefüllt werden. Für Zwischenwerte können Strukturelemente verwendet werden, beispielsweise Trabekel oder Polyeder, welche ein Teilvolumen der Zelle ausfüllen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Strukturelement ausgewählt sein aus einem Polyeder, einem Trabekel oder einem Leerelement. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Polyeder ausgewählt sein aus einem Tetraeder oder einem Hexaeder oder einem Oktaeder oder einem Dedekaeder oder einem Ikosaeder.
Da die Zellen die gleiche Größe aufweisen und mit definierten Strukturelementen gefüllt sind, kann die sich ergebende Steifigkeit in besonders einfacher Weise errechnet werden.
Nachdem das Design der Einlegesohle am Computer erstellt wurde, werden die zugehörigen Fertigungsdaten so berechnet, dass diese an eine Maschine zur generativen Fertigung ausgegeben werden können, beispielsweise in Form von übereinanderliegenden Schichten.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei zeigt
1 eine Ansicht einer bekannten Einlegesohle.
2 zeigt eine Seitenansicht einer an sich bekannten Einlegesohle.
3 zeigt ein Beispiel eines generativen Fertigungsverfahrens.
4 zeigt die Struktur einer Einlegesohle gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten Ansicht.
5 zeigt die Struktur einer Einlegesohle gemäß der vorliegenden Erfindung in einer zweiten Ansicht.
6 zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens.
7 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Einlegesohle.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer an sich bekannten Einlegesohle 1. Die Einlegesohle 1 besteht aus einem Kunststoffmaterial 11, welches mit einem Deckmaterial 21 beklebt wurde. Das Kunststoffmaterial 11 wurde vorher vom Orthopädie-Schuhmacher in die gewünschte Form gebracht. In 1 beispielhaft dargestellt ist eine medial angebrachte Längsgewölbestütze 12 und eine Quergewölbestütze 10. Weiterhin erkennt man in 1 eine Fersenschale 13, welche eine Führung des Rückfußes ermöglicht. Unterschiedliche Härtebereiche, beispielsweise der Fersenschale und der Längsgewölbestütze 12, können durch Verwendung unterschiedlicher Materialien mit unterschiedlicher Steifigkeit realisiert werden. Alternativ kann das Kunststoffmaterial 11 durch fräsen in die gewünschte Form gebracht werden, jedoch weist die Einlegesohle dann über die gesamte Fläche die identische Steifigkeit auf.
Beispielhaft zeigt 2 nochmals eine Seitenansicht einer an sich bekannten handwerklich gefertigten Einlegesohle 1. Dargestellt ist ein Ausschnitt mit einer Fersenschale 13 und einer medial angeordneten Längsgewölbestütze 12. Die Einlegesohle ist im Bereich der Längsgewölbestütze 12 aus vier Materiallagen gefertigt. Neben der Deckschicht 21, welche beispielsweise Leder sein kann, ist in 2 eine Weichbettungsschicht 22 dargestellt. Diese ist auf einer Grundschicht 23 aus Kork aufgebracht. Um der Einlegesohle im Bereich der Längsgewölbestütze 12 die notwendige Stabilität zu verleihen, ist ein Verstärkungsmaterial 24 aufgebracht. Der Schichtaufbau ändert sich in unterschiedlichen Bereichen der Einlegesohle, beispielsweise ist das Verstärkungsmaterial 24 im Bereich der Fersenschale 13 nicht vorhanden, um einen weichen Auftritt zu ermöglichen. Dadurch wird der Aufbau der bekannten Einlegesohle aufwändig und die Herstellung sehr teuer. Weiterhin sind die Ergebnisse nicht reproduzierbar, sondern hängen weitestgehend vom Geschick und der Tagesform des ausführenden Handwerkers ab.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, ein generatives Herstellungsverfahren wie beispielsweise Fused Deposition Modelling oder selektives Lasersintern zur Herstellung der Einlegesohle anzuwenden. In 3 ist eine Vorrichtung zum selektiven Lasersintern schematisch dargestellt. Die Vorrichtung weist einen Vorratszylinder 33 auf, welcher ein pulverförmiges Ausgangsmaterial 330 aufnimmt. Das Ausgangsmaterial 330 kann beispielsweise ein thermoplastisches Polyurethan sein. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das thermoplastische Polyurethan eine Dichte nach ISO 1183 von 1,18 g/cm³ aufweisen. Das Pulver kann einen Volumen-Fließ-Index nach ISO 1133 von 18 cm³/10 Min. aufweisen. Die Shorehärte A nach ISO 868 kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung zwischen etwa 75 und etwa 95 betragen. Das gesinterte Material kann einen Zug-Elastizitäts-Modul nach DIN 53504 von etwa 9 MPa bis etwa 10 MPa und eine Reißfestigkeit zwischen etwa 20 MPa und etwa 30 MPa aufweisen. Hierbei kann die Reißdehnung nach DIN 53504 zwischen 350 und 420 % liegen. Die Vicat-Erweichungstemperatur nach DIN ISO 306 kann zwischen etwa 80°C und etwa 100°C betragen. Ein Ausgangsmaterial 330, welches für die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, kann beispielsweise vom Hersteller Lehmann und Voss unter der Handelsbezeichnung Desmosint bezogen werden.
Benachbart zum Vorratszylinder 33 befindet sich der Arbeitszylinder 34. Das Ausgangsmaterial 330 kann durch einen Rakel 35 vom Vorratszylinder 33 in den Arbeitszylinder 34 überführt werden. Hierzu wird das pulverförmige Ausgangsmaterial 330 durch Ausfahren des Kolbens über die Oberkante des Zylinders 33 hinaus geschoben und durch den Rakel 35 in den Zylinder 34 überführt. Durch Absenken des Kolbens im Zylinder 34 kann die Schichtdicke festgelegt werden, welche auf der Oberfläche des Kolbens bzw. auf dem Bauteil 1 aufgerakelt wird.
Nach dem Aufrakeln einer Schicht des pulverförmigen thermoplastischen Polyurethans wird dieses bereichsweise durch Laserstrahlung 310 aufgeschmolzen. Die Laserstrahlung 310 wird von einem Laser 31 erzeugt und durch eine Scanvorrichtung 32, welche beispielsweise einen beweglichen Spiegel enthält, an die gewünschte Stelle auf dem Werkstück 1 gelenkt. Durch Aufsintern geschlossener Schichten kann somit ein Bauteil erzeugt werden, welches vollständig aus thermoplastischem Polyurethan besteht. Durch bereichsweises Aufschmelzen können in dem Material Poren erzeugt werden, so dass die Steifigkeit des Werkstückes 31 an diesen Stellen abnimmt.
4 und 5 zeigen beispielhaft eine Materiallage 25, welche Bestandteil einer Einlegesohle 1 gemäß der Erfindung sein kann. Die Materiallage 25 besteht aus bälkchenartigen Strukturen bzw. Trabekeln 250, welche Hohlräume 251 einschließen. Sowohl Trabekel 250 als auch Hohlräume 251 sind in einem regelmäßigen geometrisch definierten Muster angeordnet, so dass sich die Steifigkeit der Materiallage 25 in besonders einfacher Weise berechnen lässt. Durch Anpassen der Größe von Trabekeln und Poren kann die eingesetzte Menge des thermoplastischen Polyurethans variiert und damit die Steifigkeit der Materiallage 25 angepasst werden. 6 zeigt nochmals eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Einlegesohle im Querschnitt. Dargestellt ist ein Schnitt durch eine Einlegesohle 1 mit einer medial angeordneten Längsgewölbestütze 12. Die Einlegesohle 1 ist somit medial höher ausgeformt als lateral.
Um ein Einsinken des Längsgewölbes bei Benutzung der Einlage zu verhindern, ist die Längsgewölbestütze 12 mit einer größeren Steifigkeit ausgestattet als der laterale Rand 15. Weiterhin soll die Auftrittsfläche eine geringere Steifigkeit aufweisen, um einen weichen Auftritt zu ermöglichen und die Gelenkbelastung des Benutzers beim Laufen zu vermindern. Die Unterseite 14 und die Oberseite 15 sind vollständig geschlossen, um auf diese Weise eine glattflächige Auflagefläche am Fuß und im Schuh zu ermöglichen.
Wie in 7 dargestellt ist, wurde das Volumen der Einlegesohle 1 in eine Mehrzahl von Zellen diskretisiert. Jede Zelle wurde dann mit einem Strukturelement ausgefüllt. Beispielsweise sind die an die Oberflächen 14 und 16 angrenzenden Zellen vollständig mit thermoplastischem Polyurethan gefüllt, um eine geschlossene Oberfläche zu ermöglichen. Weiterhin sind auch die medialen Zellen mit einem würfelförmigen Strukturelement gefüllt, welches die Größe der jeweiligen Zelle aufweist. Damit sind die Zellen vollständig gefüllt und weisen die maximale Steifigkeit auf, so dass die Längsgewölbestütze 12 sehr stabil ausgeführt ist. Die vollständig ausgefüllten Zellen sind in 7 schraffiert dargestellt und mit dem Bezugszeichen 252 versehen.
Um ein weichen Auftritt zu ermöglichen, befinden sich unterhalb der Fußsohle Zellen 254, welche mit einem kugelförmigen Strukturelement nur teilweise ausgefüllt sind. Hierdurch ergeben sich leere Teilvolumina bzw. Poren, welche die Steifigkeit des Materials in diesem Bereich verringern.
Im Übergangsbereich der Längsgewölbestütze und am lateralen Rand 15 befinden sich Zellen 253 mit einem dritten Strukturelement, welches ein größeres Volumen aufweist als das Strukturelement der Zellen 254 aber ein geringeres Volumen als das Strukturelement 252. Somit weisen diese Teilvolumina eine dritte Steifigkeit auf, welche zwischen der Steifigkeit der Zellen 254 und der Zellen 252 liegt. Das Strukturelement 253 kann beispielsweise ein Zylinder bzw. ein Balken sein.
Es ist darauf hinzuweisen, dass 7 lediglich schematisch das Prinzip der Erfindung erläutert. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Volumen in eine höhere Anzahl von Zellen diskretisiert sein, wodurch einzelne Zellen ein geringeres Volumen aufweisen. Auch können mehrere unterschiedliche Strukturelemente ausgewählt werden, um eine genaue Anpassung der Steifigkeit des Materials an die Anforderungen des Benutzers der Einlage zu ermöglichen.
Anders als bei bekannten, handwerklich gefertigten Einlagen können somit unterschiedliche Steifigkeiten mit einem einzigen Material erzielt werden. Bekannte, durch Fräsen hergestellte Einlagen bestehen zwar auch aus einem einzigen Material, weisen jedoch aufgrund ihres homogenen Aufbaus eine konstante Steifigkeit über sämtliche Bereiche der Einlegesohle auf. Die erfindungsgemäße Einlegesohle vereint die Vorteile der Optimierung der Steifigkeiten mit einer einfachen und reproduzierbaren maschinellen Fertigung.
Nachfolgend wird das Herstellungsverfahren nochmals anhand von 6 erläutert. Im ersten Verfahrensschritt 51 wird die Fußform des Benutzers erfasst, beispielsweise durch einen dreidimensionalen Scanner oder die Messung auf einer Druckplatte. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Fußform des Benutzers auch konventionell durch einen Tretschaumabdruck oder eine Blaupause bestimmt werden.
Im nachfolgenden Verfahrensschritt 52 wird die Form der Einlegesohle bestimmt und digitalisiert. Hierzu kann entweder das digitale Modell der Fußform des Benutzers am Computer nachbearbeitet werden, um so zur Form der Einlegesohle zu gelangen. Alternativ kann auch aus einem konventionellen Tretschaumabdruck in konventioneller Weise die Form der Einlegesohle bestimmt und nachfolgend diese Form digitalisiert werden, beispielsweise durch einen 3D-Scanner.
In den Verfahrensschritten 53, 54 und 55 werden die Fertigungsdaten berechnet, um die am Ende des Verfahrensschrittes 52 digitalisierte Form der Einlegesohle fertigen zu können.
Das Berechnen der Fertigungsdaten umfasst in einigen Ausführungsformen den Verfahrensschritt 53, in welchem das Volumen der Einlegesohle in eine Mehrzahl von Zellen diskretisiert wird. In eine einzelne Zelle kann dabei ein Volumen von etwa 1 mm³ bis etwa 10 mm³ aufweisen.
Im nächsten Verfahrensschritt 54 wird die gewünschte Steifigkeit der Einlegesohle am Ort einer jeden Zelle bestimmt. Die Steifigkeit ergibt sich einerseits aus der Funktion des jeweiligen Teilbereiches der Einlegesohle und andererseits aus dem medizinischen Befund des zukünftigen Benutzers. Beispielsweise können Längs- und Quergewölbestützen oder Außenranderhöhungen mit größerer Steifigkeit und Bereiche mit einer Weichbettung mit geringerer Steifigkeit vorgesehen sein.
Im Verfahrensschritt 55 wird jede Zelle mit einem Strukturelement ausgefüllt, so dass sich die gewünschte Steifigkeit ergibt. Die einfachsten Strukturelemente können Polyeder sein, welche das Volumen der Zellen vollständig ausfüllen oder aber Leerelemente, d.h. die jeweilige Zelle enthält kein Strukturelement. Dazwischen können Strukturelemente vorgesehen sein, welche das Volumen der Zelle teilweise ausfüllen. Je höher der Materialeinsatz ist, umso mehr nähert sich die Steifigkeit der Einlegesohle in diesem Bereich an die Steifigkeit des für die Herstellung verwendeten Polymers an. Je größer der Anteil an Leerelementen bzw. Leerräumen innerhalb einer Zelle ist, umso geringer ist die Steifigkeit der Einlegesohle im jeweiligen Bereich. Die Auswahl von Strukturelementen kann anhand festgelegter Regeln automatisiert vom Computer erfolgen, so dass sich die vorher festgelegte Steifigkeit in jedem Teilbereich der Einlegesohle ergibt. Unterschiedliche Strukturelemente können sich in ihrer Größe und/oder ihrer Form und/oder in ihrem Querschnitt und/oder in ihrem Material und/oder im Anteil des ausgefüllten Volumens unterscheiden.
Wie anhand von 4 und 5 dargestellt ist, ist das Diskretisieren des Volumens der Einlegesohle lediglich als gedankliches Konzept zu sehen, welches am Computer durchgeführt wird, so dass der fertigen Einlegesohle die Diskretisierung in eine Mehrzahl von Zellen nicht mehr in jedem Fall anzusehen ist.
Im letzten Verfahrensschritt 46 werden die im vorhergehenden Verfahrensschritt 45 berechneten Fertigungsdaten an ein generatives Herstellungsverfahren ausgegeben, beispielsweise an die in 3 dargestellte Vorrichtung zum Lasersintern.
Sofern der Benutzer der Einlegesohle vom Ergebnis überzeugt ist, können identische Einlegesohle in einfacher Weise durch erneute Ausgabe der Fertigungsdaten nochmals hergestellt werden. Die vorangegangenen Verfahrensschritte 51 bis 55 müssen nicht erneut durchgeführt werden. Sofern der Benutzer der Einlegesohle Änderungswünsche hat, welche nur einen Teilbereich der Einlegesohle betreffen, kann dieser Teilbereich neu gestaltet werden, ohne dabei andere Teilbereiche zu beeinflussen. Bei der erneuten Ausgabe der Fertigungsdaten wird dabei ein Teilbereich unverändert erneut produziert wohingegen der andere Teilbereich mit geänderter Geometrie oder geänderter Steifigkeit hergestellt wird. Hierdurch ist in einem iterativen Verfahren eine einfache Optimierung der Einlegesohle an die Bedürfnisse des Benutzers möglich.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Beschreibung oder die Ansprüche ‚erste’ und ‚zweite’ Merkmale definieren, so dient dies der Unterscheidung gleichartiger Merkmale ohne eine Rangfolge festzulegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 53504 [0014]
DIN 53504 [0014]
DIN 53504 [0014]
ISO 1183 [0031]
ISO 1133 [0031]
ISO 868 [0031]
DIN 53504 [0031]
DIN 53504 [0031]
DIN ISO 306 [0031]

Claims

Einlegesohle (1) mit einer an die Fußform des Benutzers angepassten Form, welche zumindest ein Polymermaterial enthält oder aus zumindest einem Polymermaterial hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial Poren (251) enthält, welche eine geometrisch definierte Anordnung aufweisen.
Einlegesohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial einen Zug-Elastizitätsmodul nach DIN 53504 von weniger als etwa 20 N·mm^–2 aufweist oder dass das Polymermaterial einen Zug-Elastizitätsmodul nach DIN 53504 von weniger als etwa 15 N·mm^–2 aufweist oder dass das Polymermaterial einen Zug-Elastizitätsmodul nach DIN 53504 von weniger als etwa 12 N·mm^–2 aufweist oder dass das Zug-Polymermaterial einen Elastizitätsmodul nach DIN 53504 von weniger als etwa 10 N·mm^–2 aufweist.
Einlegesohle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrisch definierte Anordnung eine Fernordnung aufweist.
Einlegesohle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren einen Durchmesser zwischen etwa 10 mm und etwa 1 mm oder einen Durchmesser zwischen etwa 7,5 mm und etwa 1 mm oder einen Durchmesser zwischen etwa 7,5 mm und etwa 2,5 mm oder einen Durchmesser zwischen etwa 5 mm und etwa 1 mm oder einen Durchmesser zwischen etwa 5 mm und etwa 2,5 mm oder einen Durchmesser zwischen etwa 2,5 mm und etwa 1 mm aufweisen.
Einlegesohle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial ein thermoplastisches Polyurethan enthält oder daraus besteht.
Verfahren zur Herstellung einer Einlegesohle mit folgenden Schritten: Bestimmen der Fußform des Benutzers (51), Bestimmen und Digitalisieren (52) der Form der Einlegesohle (1), Berechnen von Fertigungsdaten (53, 54, 55), Ausgeben der Fertigungsdaten (56) an ein generatives Herstellungsverfahren.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das generative Herstellungsverfahren ausgewählt ist aus Fused Deposition Modelling und/oder selektivem Lasersintern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegesohle aus einem Polymermaterial mit einem Elastizitätsmodul von weniger als etwa 20 N·mm^–2 oder weniger als etwa 15 N·mm^–2 oder weniger als etwa 10 N·mm^–2 hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial ein thermoplastisches Polyurethan enthält oder daraus besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, Dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen von Fertigungsdaten erfolgt durch: Diskretisieren des Volumens der Einlegesohle (1) in eine Mehrzahl von Zellen (53), Bestimmen der gewünschten Steifigkeit jeder Zelle (54), Einfügen (55) eines Strukturelementes in jede Zelle.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich Strukturelemente in ihrer Größe und/oder ihrer Form und/oder in ihrem Querschnitt und/oder in ihrem Material und/oder im Anteil des ausgefüllten Volumens unterscheiden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement ausgewählt ist aus einem Polyeder, einem Trabekel oder einem Leerelement wobei ein Polyeder insbesondere ausgewählt sein kann aus einem Tetraeder oder einem Hexaeder oder einem Oktaeder oder einem Dedekaeder oder einem Ikosaeder.