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Die Erfindung betrifft eine individualisierte orthopädische Schuheinlage mit einem Basisteil. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer individualisierten orthopädischen Schuheinlage. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.
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Aus der
WO 2006/056931 A1 ist eine Sohle bekannt für die propriozeptive, exterozeptive, pressozeptive und/oder reflexogene Stimulation zum Korrigieren von Muskel-Skelett-, myofaszialen und/oder vaskulären Störungen der Fußsohle, mit mehreren Stimulationsteilen, die in ausgewählten Bereichen der Fußsohle angeordnet sind, um die Stimulation durch elastisches Verformen beim Gehen der Person zu bewirken, wobei die Stimulationsteile wenigstens von zwei verschiedenen Arten sind, wobei jede Art elastische Verformbarkeits- und/oder Stimulationseigenschaften hat, die von denen der anderen verschieden sind, bei der eine erste Art von Stimulationsteilen aus einem elastisch verformbaren Wulst besteht und bei der eine zweite Art von Stimulationsteilen aus einer oder mehreren Druckfedern besteht, die sich in einer Richtung erstrecken, welche zu der Fußsohle im Wesentlichen orthogonal ist.
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Aus der
DE 10 2013 224 142 A1 ist eine Einlegesohle bekannt mit einer an die Fußform des Benutzers angepassten Form, welche zumindest ein Polymermaterial enthält oder aus zumindest einem Polymermaterial hergestellt ist, bei der das Polymermaterial Poren enthält, welche eine geometrisch definierte Anordnung aufweisen. Außerdem ist aus der
DE 10 2013 224 142 A1 ein Verfahren bekannt zur Herstellung einer Einlegesohle mit folgenden Schritten: Bestimmen der Fußform des Benutzers, Bestimmen und Digitalisieren der Form der Einlegesohle, Berechnen von Fertigungsdaten, Ausgeben der Fertigungsdaten an ein generatives Herstellungsverfahren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Schuheinlage baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Computerprogrammprodukt zu verbessern.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einer Schuheinlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 19. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Schuheinlage kann als Korrektureinlag, Kopieeinlage oder Weichbettungseinlage wirksam sein. Die Schuheinlage kann sensomotorisch wirksam sein.
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Das Basisteil kann wenigstens einen Stützabschnitt aufweisen. Das Basisteil kann wenigstens einen Dämpfungsabschnitt aufweisen. Das Basisteil kann wenigstens einen Stützabschnitt und wenigstens einen Dämpfungsabschnitt aufweisen. Das Basisteil kann wenigstens einen Stützabschnitt und wenigstens einen Aufnahmeabschnitt aufweisen. Das Basisteil kann wenigstens einen Dämpfungsabschnitt und wenigstens einen Aufnahmeabschnitt aufweisen. Das Basisteil kann wenigstens einen Stützabschnitt, wenigstens einen Dämpfungsabschnitt und wenigstens einen Aufnahmeabschnitt aufweisen.
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„Individualisiert” bedeutet vorliegend insbesondere, dass die Schuheinlage zur individuellen orthopädischen Therapie an einen Patienten angepasst ist. Das Basisteil kann eine fußangepasste Kontur aufweisen. Das Basisteil kann sich über eine gesamte Fußlänge erstrecken. Das Basisteil kann sich über eine Fußteillänge erstrecken. Das Basisteil kann sich über eine Fußlänge mit Ausnahme eines Zehenbereichs erstrecken. Das Basisteil kann alleine die Schuheinlage bilden. Das Basisteil kann zusammen mit wenigstens einem Einsatzteil die Schuheinlage bilden. Das Basisteil kann eine einer Fußsohle zugeordnete Oberseite aufweisen. Das Basisteil kann eine einer Schuhinnensohle zugeordnete Unterseite aufweisen. Das Basisteil kann auch als Grundgerüst bezeichnet werden.
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Das Basisteil kann direkt auf Basis eines rechnerinternen Datenmodelles hergestellt sein. Das Basisteil kann aus einem formlosen oder formneutralen Material mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse hergestellt sein. Das Basisteil kann in einem 3D-Druck-Verfahern hergestellt sein. Das Basisteil kann in einem Fused-Deposition-Modeling-Verfahren hergestellt sein.
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Das Basisteil kann ein elastomeres Material aufweisen. Das Basisteil kann Polyurethan und/oder Polymere, wie Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer und/oder Polylactid, aufweisen. Das Basisteil kann Halogenkohlenwasserstoffe, wie Fluor und/oder Chlor, aufweisen. Das Basisteil kann ein Material aufweisen, dessen mechanische Eigenschaften sich bei einer Benutzung der Schuheinlage ändern. Das Basisteil kann ein Material aufweisen, dessen mechanische Eigenschaften bei einer Benutzung der Schuheinlage anpassbar sind. Das Basisteil kann ein dielektrisches Material aufweisen. Das Basisteil kann ein piezoelektrisches Material aufweisen. Das Basisteil kann ein Material aufweisen, das bei einer Benutzung der Schuheinlage eine elektrische Leistung abgibt. Mithilfe der elektrischen Leistung können elektronische Komponenten, wie Schrittzähler und/oder Belastungsmesser, betreibbar sein. Mithilfe der elektrischen Leistung können mechanische Eigenschaften der elektroaktiven/elektrosensiblen Schicht variiert werden. Die Schuheinlage kann integrierte elektronische Komponenten, wie Schrittzähler und/oder Belastungsmesser, aufweisen. Das Basisteil kann Verstärkungsfasern oder Filamente, beispielsweise aus Kohlenstoff und/oder Glas, aufweisen. Das Basisteil kann wenigstens zwei unterschiedliche elektroaktive und/oder elektroreaktive Kunststoffe aufweisen. Innerhalb des Basisteils kann bei einer Benutzung der Schuheinlage in einem ersten Abschnitt eine elektrische Leistung erzeugt werden, mit der eine Elastizität eines zweiten Abschnitts verändert wird.
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Durch Anlegen einer Spannung können mechanische Eigenschaften der elektroaktiven und/oder elektroreaktiven Kunststoffe verändert werden. Dadurch können Dämpfungseigenschaft verändert und/oder dynamisch angepasst werden.
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Der wenigstens eine Stützabschnitt kann an einer Unterseite der Schuheinlage angeordnet sein. Der wenigstens eine Dämpfungsabschnitt kann an einer Unterseite der Schuheinlage angeordnet sein. Der wenigstens eine Aufnahmeabschnitt kann an dem wenigstens einen Stützabschnitt und/oder an dem wenigstens einen Dämpfungsabschnitt angeordnet sein.
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Der wenigstens eine Stützabschnitt kann unter Berücksichtigung individueller Fußformdaten hergestellt sein. Der wenigstens eine Dämpfungsabschnitt kann unter Berücksichtigung individueller Fußformdaten hergestellt sein. Der wenigstens eine Stützabschnitt kann ein individualisiertes Höhenprofil aufweisen. Der wenigstens eine Dämpfungsabschnitt kann ein individualisiertes Höhenprofil aufweisen.
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Der wenigstens eine Stützabschnitt kann Wände und Zellen aufweisen. Die Wände können die Zellen begrenzen. Die Wände des wenigstens einen Stützabschnitts können eine hohe Steifigkeit aufweisen. Die Steifigkeit der Wände des wenigstens einen Stützabschnitts kann hoch bezüglich einer Steifigkeit der Wände des wenigstens einen Dämpfungsabschnitts sein. Die Wände des wenigstens einen Stützabschnitts können sich zumindest annähernd in einer bei einer Benutzung der Schuheinlage auftretenden Belastungsrichtung erstrecken. Der wenigstens eine Stützabschnitt kann eine Wabenstruktur aufweisen. Die Zellen des wenigstens einen Stützabschnitts können geschlossen sein. Die Zellen des wenigstens einen Stützabschnitts können offen sein. Die Zellen des wenigstens einen Stützabschnitts können mit einem Fluid gefüllt sein. Das Fluid kann ein Gas, wie Luft, eine Flüssigkeit oder ein Gel sein. Die Zellen des wenigstens einen Stützabschnitts können mit einem thixotropen und/oder rheopektischen Material gefüllt sein.
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Der wenigstens eine Dämpfungsabschnitt kann Wände und Zellen aufweisen. Die Wände des wenigstens einen Dämpfungsabschnitts können eine geringe Steifigkeit aufweisen. Die Steifigkeit der Wände des wenigstens einen Dämpfungsabschnitts kann gering bezüglich einer Steifigkeit der Wände des wenigstens einen Stützabschnitts sein. Die Wände des wenigstens einen Dämpfungsabschnitts können sich abschnittsweise schräg zu einer bei einer Benutzung der Schuheinlage auftretenden Belastungsrichtung erstrecken. Die Wände des wenigstens einen Dämpfungsabschnitts können jeweils Profil mit exzentrischer Kraftführung aufweisen. Die Wände des wenigstens einen Dämpfungsabschnitts können jeweils ein zickzackförmiges oder wellenförmiges Profil aufweisen. Die Profile können jeweils definierte Profilwinkel aufweisen. Mithilfe der Profilwinkel kann eine Steifigkeit der Wände des wenigstens einen Dämpfungsabschnitts festgelegt sein. Je kleiner ein Profilwinkel ist, desto geringer kann eine Steifigkeit sein. Je größer ein Profilwinkel ist, desto höher kann eine Steifigkeit sein. Die Wände des wenigstens einen Dämpfungsabschnitts können unterschiedliche Profilwinkel aufweisen. Eine Reihe von Wänden des wenigstens einen Dämpfungsabschnitts kann sukzessiv größere oder kleiner Profilwinkel aufweisen. Die Zellen des wenigstens einen Dämpfungsabschnitts können jeweils eine röhrenartige Form aufweisen. Die Zellen des wenigstens einen Dämpfungsabschnitts können geschlossen sein. Die Zellen des wenigstens einen Dämpfungsabschnitts können offen sein. Die Zellen des wenigstens einen Dämpfungsabschnitts können mit einem Fluid gefüllt sein. Das Fluid kann ein Gas, wie Luft, eine Flüssigkeit oder ein Gel sein. Die Zellen des wenigstens einen Dämpfungsabschnitts können mit einem thixotropen und/oder rheopektischen Material gefüllt sein.
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Der wenigstens eine Stützabschnitt und der wenigstens eine Dämpfungsabschnitt können zumindest abschnittsweise kontinuierlich ineinander übergehen. Der wenigstens eine Stützabschnitt kann atmungsaktiv sein. Der wenigstens eine Dämpfungsabschnitt kann atmungsaktiv sein.
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Der wenigstens eine Aufnahmeabschnitt kann zur individuellen Therapie angepasst sein. Das Anpassen des wenigstens einen Aufnahmeabschnitts kann unter therapeutischen und/oder orthopädischen Gesichtspunkten, insbesondere durch einen Arzt, erfolgen. Der wenigstens eine Aufnahmeabschnitt kann hinsichtlich seiner Position angepasst sein. Der wenigstens eine Aufnahmeabschnitt kann hinsichtlich seiner Form angepasst sein. Der wenigstens eine Aufnahmeabschnitt kann hinsichtlich seiner Größe angepasst sein.
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Der wenigstens eine Aufnahmeabschnitt kann als Kavität ausgeführt sein. Die Kavität kann geschlossen sein. Die Kavität kann aufreißbar sein. Die Kavität kann offen sein. Die Kavität kann hinterschnitten sein, um ein Einsatzteil zu halten. Der wenigstens eine Aufnahmeabschnitt kann zum Ausformen einer Kavität vorbereitet sein. Der wenigstens eine Aufnahmeabschnitt kann zunächst mit Basisteilmaterial gefüllt hergestellt sein. Eine Basisteilmaterialfüllung des wenigstens einen Aufnahmeabschnitts kann entfernbar sein. Der wenigstens eine Aufnahmeabschnitt kann mithilfe einer Perforation zum Ausformen einer Kavität vorbereitet sein. Der wenigstens eine Aufnahmeabschnitt kann in dem generativen Fertigungsverfahren hergestellt sein.
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Die Schuheinlage kann wenigstens ein in dem wenigstens ein Aufnahmeabschnitt angeordnetes Einsatzteil aufweisen. Das wenigstens eine Einsatzteil kann auch als Einsatz oder Pad bezeichnet werden. Der wenigstens eine Aufnahmeabschnitt kann zum Aufnehmen eines Einsatzteils dienen. Der wenigstens eine Aufnahmeabschnitt kann zum Aufnehmen einer Füllung dienen. Die Füllung kann ein Fluid kann ein Gas, wie Luft, eine Flüssigkeit oder ein Gel sein. Die Füllung kann ein thixotropes und/oder rheopektisches Material aufweisen.
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Das wenigstens eine Einsatzteil kann eine einem Aufnahmeabschnitt zumindest annähernd entsprechende Form aufweisen. Das wenigstens eine Einsatzteil kann eine einem Aufnahmeabschnitt geometrisch komplementär angepasste Form aufweisen. Das wenigstens eine Einsatzteil kann geringfügig größer als ein Aufnahmeabschnitt sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann eine größere Steifigkeit als der Stützabschnitt und/oder der Dämpfungsabschnitt aufweisen. Das wenigstens eine Einsatzteil kann eine geringere Steifigkeit als der Stützabschnitt und/oder der Dämpfungsabschnitt aufweisen. Das wenigstens eine Einsatzteil kann eine im Vergleich zu dem Basisteil hohe Steifigkeit aufweisen.
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Das wenigstens eine Einsatzteil kann in einem generativen Fertigungsverfahren hergestellt sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann von dem Basisteil gesondert hergestellt sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann zusammen mit dem Basisteil hergestellt sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann direkt auf Basis eines rechnerinternen Datenmodelles hergestellt sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann aus einem formlosen oder formneutralen Material mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse hergestellt sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann in einem 3D-Druck-Verfahern hergestellt sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann in einem Fused-Deposition-Modeling-Verfahren hergestellt sein.
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Das wenigstens eine Einsatzteil kann aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff hergestellt sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann in einem Spritzgießverfahren hergestellt sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann in einem Pressverfahren hergestellt sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann aus einem sehr harten Material, wie Metall oder Kohlenstoff, hergestellt sein. Das Basisteil und das wenigstens eine Einsatzteil können aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien oder Materialkombinationen hergestellt sein.
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Das wenigstens eine Einsatzteil kann zumindest abschnittsweise eine reibungs- und/oder haftungserhöhende Oberfläche aufweisen. Das wenigstens eine Einsatzteil kann wenigstens einen Formabschnitt, wie Fortsatz, zur formschlüssigen Verbindung mit dem Basisteil aufweisen.
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Das wenigstens eine Einsatzteil kann zur individuellen Therapie angepasst sein. Das Anpassen des wenigstens einen Einsatzteils kann unter therapeutischen und/oder orthopädischen Gesichtspunkten, insbesondere durch einen Arzt, erfolgen. Das wenigstens eine Einsatzteil kann hinsichtlich seiner Form angepasst sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann hinsichtlich seiner Größe angepasst sein.
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Das wenigstens eine Einsatzteil kann passiv therapeutisch wirksam sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann strukturell wirksam sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann aktiv therapeutisch wirksam sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann funktionell wirksam sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann stimulierend wirksam sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann propriozeptiv wirksam sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann dazu dienen, eine Biomechanik eines Benutzers durch gezielt eingesetzte sensorische Impulse zu unterstützen. Das wenigstens eine Einsatzteil kann dazu dienen, eine Aktivität einzelner Muskeln und/oder Muskelgruppen beim Gehen, Laufen und/oder Stehen zielgerichtet zu verändern. Das wenigstens eine Einsatzteil kann dazu dienen, eine Muskelspannung erhöhen und/oder zu reduzieren.
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Das Basisteil und das wenigstens eine Einsatzteil können miteinander formschlüssig, kraftschlüssig, insbesondere reibschlüssig, und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Das wenigstens eine Einsatzteil und das Basisteil können miteinander austauschbar verbunden sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann in dem Basisteil elastisch formschlüssig eingesetzt sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann austauschbar sein. Das wenigstens eine Einsatzteil kann durch ein modifiziertes Einsatzteil austauschbar sein.
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Das Basisteil kann wenigstens eine Ausnehmung und/oder abschnittsweise unterschiedliche Elastizitäten aufweisen. Die Schuheinlage, das Basisteil und/oder das wenigstens eine Einsatzteil können/kann abschnittsweise unterschiedliche Elastizitäten aufweisen und wenigstens ein Elastizitätsübergang der Schuheinlage, des Basisteils und/oder des wenigstens einen Einsatzteils kann kontinuierlich sein.
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Die Schuheinlage kann zusätzlich mit wenigstens einem weiteren Material laminiert sein. Die Schuheinlage kann zumindest abschnittsweise einen Überzug aufweisen. Die Schuheinlage kann zumindest abschnittsweise oberflächenbehandelt sein. Die Schuheinlage kann zumindest abschnittsweise lackiert sein. Die Schuheinlage kann zumindest beschichtet sein.
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Die Fußformdaten können auch als Fußabdruckdaten bezeichnet werden. Die Fußformdaten können unmittelbar von einem Fuß erfasst werden. Die Fußformdaten können mittelbar erfasst werden. Die Fußformdaten können mithilfe eines Scanners, insbesondere 3D-Scanner, erfasst werden. Die Fußformdaten können mithilfe eines Fußabdrucks erfasst werden. Ein Fußabdruck kann als Trittschaumabdruck, Gipsabdruck, Blauabdruck und/oder per elektronischer Druckmessung und digitaler Abbildung hergestellt werden. Die Fußformdaten können im unbelasteten, teilbelasteten und/oder vollbelasteten Zustand erfasst werden. Die Fußformdaten können geometrische Informationen umfassen. Die Fußformdaten können Druckinformationen umfassen.
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Die Fußformdaten können analysiert, transformiert, modifiziert und/oder neu generiert werden. Die Fußformdaten können parametrisiert werden. Parameter können eine Seitenflächenneigung der Schuheinlage, eine Höhenprofilglättung, eine Überhöhung, eine Gesamthöhe der Schuheinlage, eine Randbegrenzung der Schuheinlage, ein Durchmesser von Perforationsausnehmungen, ein Abstand von Perforationsausnehmungen, eine Dämpfung, eine Längselastizität und/oder eine Querelastizität, sein.
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Wenigstens ein Aufnahmeabschnitt kann zur individuellen Therapie angepasst werden. Wenigstens ein Einsatzteil kann zur individuellen Therapie angepasst werden.
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Die Schuheinlage kann in einem generativen Fertigungsverfahren, insbesondere in einem 3D-Druck-Verfahern, insbesondere in einem Fused-Deposition-Modeling-Verfahren, hergestellt werden.
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Die Schuheinlage kann invertiert hergestellt werden. Bei einer invertierten Herstellung kann die Schuheinlage eine Oberseite eben und eine Unterseite profiliert hergestellt werden.
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Das Verfahren kann wenigstens einen der folgende Schritte umfassen: Erfassen eines Fußabdrucks, Generieren informationstechnischer Fußabdruckdaten und/oder stoffliches Herstellen der Schuheinlage unter Berücksichtigung der Fußabdruckdaten.
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Zum Herstellen einer derartigen Schuheinlage kann eine Vorrichtung mit einer Einrichtung zum Erfassen eines Fußabdrucks, einer Einrichtung zum Generieren informationstechnischer Fußabdruckdaten und/oder einer Einrichtung zum stofflichen Herstellen der Schuheinlage unter Berücksichtigung der Fußabdruckdaten verwendet werden.
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Die Vorrichtung kann eine Eingabeeinrichtung sowie einen Computer, ein Computernetz, eine programmierbaren Steuereinrichtung und/oder eine sonstige programmierbare Vorrichtung sowie eine 3D-Druckeinrichtung aufweisen. Die Vorrichtung zum Durchführen des oben angegebenen Verfahrens und/oder zum Herstellen der oben angegebenen Schuheinlage geeignet sein.
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Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem Computerprogrammprodukt, das Programmcodeabschnitte umfasst, mit denen das oben angegebene Verfahren durchführbar ist, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer, einem Computernetz, einer programmierbaren Steuereinrichtung oder einer sonstigen programmierbaren Vorrichtung ausgeführt wird.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen schematisch und beispielhaft:
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1 ein Basisteil einer orthopädischen Schuheinlage,
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2 eine orthopädische Schuheinlage mit einem Basisteil und Einsatzteilen.
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3 eine Blockdiagramm-Gliederung der Einlegesohle,
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4 eine Blockdiagramm-Scan-Geometrie-Fabrikation,
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5 eine Blockdiagramm-Scan-Geometrie-Fabrikation-Modifikation,
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6 einen Blockdiagramm-Einflussparameter: Sohlengeometrie,
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7 einen Blockdiagramm-Einflussparameter: Verfeinerung der Sohlengeometrie,
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8 Grundstruktur Einsätze Dämpfung,
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9 ein Wenden der Einlegesohle nach 3D-Druck,
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10 eine Belastung gewendete Einlage,
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11a Grundstruktur Einschubvarianten (Aufnahmevarianten)
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11b Grundstruktur Einschubvarianten (Aufnahmevariante)
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12 funktionelle Elemente Varianten,
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13 Taschen Perforiert-Einsätze,
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14a eine Dämpfung Variation Knickwinkel/Rückstellkraft,
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14b eine Dämpfung Variation Knickwinkel/Rückstellkraft,
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15 einen Pumpeffekt Oberseite Einlage,
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16 eine Einlage Belüftung beidseitig,
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17 eine Reduktion Zehenbereich,
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18 eine Einlage ohne Zehen – Schubrichtung,
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19 ein Detail Hex Grundstruktur,
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20 elektroaktive Einsätze,
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21 eine fluidgefüllte Einlage,
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22a eine Digitalisierung Fußabdruck,
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22b eine Überhangbildung in Trittschaum,
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22c einen Scan Weitwinkel und
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23 eine Einlegesohle Gliederungsvarianten.
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1 zeigt ein Basisteil 100 einer orthopädischen Schuheinlage. 2 zeigt eine orthopädische Schuheinlage 102 mit dem Basisteil 100 und Einsatzteilen 104, 106, 108, 110.
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1. Kurzfassung
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Verfahren zur Erstellung individueller, an einen dreidimensional erfassten Fußabdruck angepasste, orthopädische Schuheinlage 102 durch individuell ausgestaltetes dreidimensionales Fußprofil, mittels digitaler Generierung einer 3D-Druck-Geometrie und darauf abgestimmtem 3D-Druckverfahren. Die hergestellten Einlegesohlen 102 zeichnen sich durch veränderbare Vorrichtungen zur orthopädischen Anpassung/Korrektur aus.
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2.1 Generierung der Daten (Digitales Fußprofil)
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Fußabdruck in Trittschaum wird mittels 3D-Scanverfahren digitalisiert. Dieses digitale Fußprofil dient als Basis für die weitere digitale Bearbeitung.
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Ergänzt kann die Aufnahme der Daten werden durch Abdrücke auf Blaupapier, einen direkten 3D-Scan der Fußsohle, eine elektronische Druckmessung mittels Transducer, Abtasten per Hand, etc. Diese zusätzlichen Informationen können als weitere mögliche Parameter bei der Generierung der digitalen Sohlengeometrie herangezogen werden.
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Die Daten werden von einem qualifizierten Therapeuten aufgenommen, welcher auch die geometrische Gestaltung der Einlegesohle entscheidend beeinflussen kann.
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2.2 Transformation der Daten (Generierung der Sohlengeometrie)
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Die Daten des digitalen Fußprofiles (bspw. Punktwolke oder Polygone) werden mittels Skript oder Software analysiert. Es werden Tiefpunkte, Hochpunkte, Flächenkrümmungen oder Linienkrümmungen, Sattelflächen etc. identifiziert. Zusätzlich kann eine Glättung oder Reduktion der Punktmenge umgesetzt werden um das Errechnen der Sohlengeometrie zu beschleunigen. Anhand des Ergebnisses der Analyse des digitalen Fußprofiles wird der ursprüngliche Datensatz modifiziert, bzw. ein neuer Datensatz generiert, welcher als Basis für eine weitere Anpassung der digitalen Sohlengeometrie anhand verschiedener Parameter dient. Dies kann enthalten die Netzwerkdichte, die Dicke der Verbindungen oder Streben, die Gestaltung der Vorrichtungen zur Aufnahme der Pads, die Gestaltung der Pads, das Erhöhen oder Abflachen des Sohlenprofils, Atmungsaktivität, etc. Die Pads können entweder massiv oder mit internen Kammern oder Hohlräumen, oder als Netzwerk gestaltet werden. Beispielsweise um eine Befüllung der Hohlräume oder Kammern mit Gas, Flüssigkeiten oder thixotropen Materialien zu ermöglichen.
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Auch kann eine Optimierung oder Anpassung der digitalen Sohlengeometrie vorgenommen werden, um den phys. Herstellungsprozess der Einlegesohle 102 zu erleichtern oder zu ermöglichen. Beispielsweise Stützvorrichtungen welche die Sohle während der Herstellung stabilisieren, durchgehende Schnittflächengeometrien, Reduzierung des Materialvolumens, etc.
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Weitere mögliche Gestaltungsparameter des Skriptes oder der Software für die Sohlengeometrie sind Kraftverteilungsoptimierung, bzw. Stützfunktion, Elastizität oder weitere Eigenschaften, welche die Korrektur bzw. den Ausgleich von Fußdeformitäten ermöglichen.
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Die Fertige 3D Geometrie der Einlegesohle 102 wird mittels einer Software, oder eines Skriptes in die Fabrikationsdaten zur Steuerung des 3D-Druckers transferiert.
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2.3 Herstellungsprozess im phys. Medium (3D-Druck)
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Die phys. Herstellung der Sohle 102 erfolgt mittels eines digital gesteuerten Fabrikationsprozesses wie dem 3D-Druck. Aufgrund ökonomischer Vorteile wird eine Herstellung mittels filamentbasiertem 3D-Druck (Fused Deposition Modelling) bevorzugt. Jedoch schließt dies nicht eine mögliche zukünftige Fabrikation mittels Laser Sintering, Resin basiertem 3D-Druck, oder neuer verfügbarer 3D-Druckverfahren aus.
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Verwendet wird ein Material welches von sich aus über eine gewisse Grundelastizität verfügt, beispielsweise Polyurethan.
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Das Einlagen-Grundgerüst 100 kann entweder getrennt von den Einsätzen 104, 106, 108, 110 oder auch kombiniert mit diesen produziert werden. Gehalten würden die Pads 104, 106, 108, 110 dann mittels in der Fertigungsgeometrie vorgesehener Haltenasen, oder Haltestegen, welche nach der Entnahme der Einlegesohle 102 entfernt werden können. Bei getrennter Herstellung der Pads 104, 106, 108, 110 und des Einlagen-Grundgerüstes 100 können verschiedene Materialien verwendet werden, beispielsweise mit unterschiedlichen Elastizitätsmodul, Widerstandsfähigkeit oder weiteren Eigenschaften.
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Einlagen-Grundgerüst 100 wie Pads 104, 106, 108, 110 können entweder massiv oder geometrisch aufgelöst produziert werden, wobei hier eine gewisse geometrische Auflösung angestrebt ist, um Gewicht und Material einzusparen und damit die Fabrikation zu beschleunigen. Im Falle einer Verwendung des Fused Deposition Modelling Prozesses ergibt sich eine gewisse Grenze für die Feinheit der geometrischen Auflösung.
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2.4 Produkteigenschaften
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Die Produzierte komplette Einlegesohle 102 besteht aus zwei verschiedenen Grundelementen. Dem Einlagen-Grundgerüst 100, und den zusätzlichen Einsätzen (Pads) 104, 106, 108, 110. Das Einlagen-Grundgerüst 100 verfügt über Vorrichtungen zur Aufnahme und Fixierung der Pads 104, 106, 108, 110. Es wird angestrebt die Pads 104, 106, 108, 110 ohne zusätzliches Kleben im Grundgerüst 100 zu Fixieren. Begünstigt wird dieses Vorhaben durch die Verwendung eines Materials mit vergleichsweise hoher Grundelastizität, sodass die Pads 104, 106, 108, 110 beispielsweise durch Dehnung einer vorgesehenen Öffnung eingesetzt werden könnten, ohne dabei das Grundgerüst 100 zu beschädigen. Die Vorrichtungen zur Aufnahme der Pads 104, 106, 108, 110 erlauben einen Tausch der Pads 104, 106, 108, 110.
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Durch die Kombination Grundgerüst 100 und Pad 104, 106, 108, 110, ist es möglich durch den Tausch der Pads 104, 106, 108, 110 mit veränderten Geometrien Anpassungen an der Sohlengeometrie vorzunehmen, ohne jedes Mal eine komplett neue Sohle 102 anfertigen zu müssen. Dies ermöglicht die Ersparnis von Material und Zeitaufwand für Fabrikation. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit das Einlagen-Grundgerüst 100 im seriellen Verfahren herzustellen und nur die für die finale Sohlengeometrie entscheidenden Pads 104, 106, 108, 110 mittels 3D-Druck herzustellen. Dies wäre Interessant um eine mögliche größere Nachfrage kostengünstig zu decken, ohne die Produktqualität zu kompromittieren.
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Das Einlagen-Grundgerüst 100 besitzt Öffnungen, beispielsweise um die Atmungsaktivität zu begünstigen, Gewicht und Material einzusparen, und verschiedene lokale Elastizitäten der Sohle zu ermöglichen. Durch eine geometrische Differenzierung der Öffnungen bzw. des entstehenden Netzwerkes wird es möglich die Elastizität der Sohle 102 in kontinuierlicher weise lokal und global zu organisieren. Im Gegensatz zu Einlagen, in welchen zwar mit verschiedenen lokalen Elastizitäten gearbeitet wird, jedoch keine kontinuierlichen (differenzierbaren) Übergänge zwischen diesen Elastizitäten umgesetzt werden, oder möglich sind.
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Die Vorrichtungen zur Aufnahme der Pads 104, 106, 108, 110 sind derart gestaltet das die Pads 104, 106, 108, 110 entweder formschlüssig im Einlagen-Grundgerüst 100 gehalten werden oder eine Vergrößerung der Reibungsfläche zwischen Pad 104, 106, 108, 110 und Grundgerüst 100 das Pad 104, 106, 108, 110 stabilisieren. Auch eine Kombination aus beiden Vorgehensweisen ist möglich.
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Die Pads 104, 106, 108, 110 selbst können aus einem harten Material bestehen, oder wie das Einlagen-Grundgerüst 100, aus einem Material mit höherem Elastomer-Anteil. Geometrisch können die Pads 104, 106, 108, 110 netzwerkartig, oder schaumartig aufgelöst sein, um bestimmte Eigenschaften zu erreichen die eine orthopädische Korrektur begünstigen. Beispielsweise mit geschlossenen Hohlräumen gefüllt mit Gas, oder einer Flüssigkeit, oder einem Material mit thixotropischen Eigenschaften. Eine zusätzliche Fixierung der Pads 104, 106, 108, 110 im Einlagen-Grundgerüst 100 mittels Klebung ist möglich jedoch nicht angestrebt.
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Das Einlagen-Grundgerüst 100 ist an die individuellen Anforderungen des Trägers angepasst, beispielsweise in Form oder Stärke des Sohlenprofiles, durch Netzwerkdichte (Körpergewicht, Druckverteilung, Atmungsaktivität etc.), Dicke der Verbindungen (Körpergewicht, etc.), Größe der Öffnungen (Massageneffekt, viel Bewegung, oder weniger, etc.), etc.
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Die Einlegesohlen 102 können anhand verschiedener orthopädischer Korrektur- oder Ausgleichsansätzen gestaltet werden z. B. propriozeptiv, Pronation, Stimulierung der Tiefensensibilität, ohne Einbezug der Zehen, mit Einbezug der Zehen, etc.
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2.5 Anpassungsprozess
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Durch die Aufteilung der orth. Einlegesohle 102 in Grundgerüst 100 und Einsätze (Pads) 104, 106, 108, 110 ist es möglich die Sohlengeometrie anzupassen, ohne jedes Mal eine komplett neue Sohle 102 drucken zu müssen. Stattdessen können verschiedene Optionen an Einsätzen 104, 106, 108, 110 vergleichsweise schnell Produziert werden. Das bedeutet, dass die Einlegesohle 102 nicht wie üblich geliefert und getragen wird, sondern, dass der Patient gleich bei der ersten Lieferung mehrere geometrische Varianten Probe laufen kann. Denn es müssen lediglich die Einsätze 104, 106, 108, 110 getauscht werden um eine Veränderung des Sohlenprofiles zu erreichen. Zusätzlich kann eine größere Anzahl an Sohlengeometrien durch Umkonfigurierung der Pads 104, 106, 108, 110 (bspw. fünf versch. Regionen für Pads, mit je zwei Optionen) gleich bei dem ersten Liefertermin der Sohle 102 Probe gelaufen werden. Der Therapeut kann dann zusammen mit dem Patienten eine Auswahl der Pads 104, 106, 108, 110 für die optimale Konfiguration treffen und diese Pads 104, 106, 108, 110 in die Sohle 102 einsetzen. Im Gegensatz zur gängigen Praxis hat der Patient die Möglichkeit selbst für sich zu vergleichen welche Geometrie am besten passt. Ein Erfolgsdruck, der dazu führen kann dass der Patient ein positives Feedback gibt, obwohl die Einlage 102 nicht zufriedenstellend ist, wird zusätzlich reduziert.
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Im weiteren Verlauf des Einsatzes der Einlegesohle 102 können notwendige Anpassungen durch einfachen Tausch der Pads 104, 106, 108, 110 durch den Therapeuten kostengünstig erzielt werden. Dies begünstigt auch eine höhere Anpassungsfrequenz und eine schnellere Korrektur der Orthopädischen Fehlstellung. Ebenso wird eine Stimulation der Tiefensensibilität möglich Der Therapeut beurteilt nicht nur das Probelaufen nach Herstellung der Sohle 102, sondern bedient auch die Software zur Erstellung der Geometrie des Einlagen-Grundgerüstes 100 und der Pads 104, 106, 108, 110 im Hinblick auf die individuellen Anforderungen des Patienten.
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Durch das Einbeziehen des Therapeuten, nicht nur beim Fußabdruck, sondern auch beim Scannen, Parametrieren der Einlegesohlengeometrie und der weiteren Anpassung durch Probetragen mittels Pads 104, 106, 108, 110 wird eine Leistungserstattung für den Arzt oder Therapeuten möglich und darauf basierend eine Integration in die Krankenkassen-Abrechnungsstruktur.
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3 stellt die Gliederung der Einlegesohle, welche auch als Schuheinlage bezeichnet werden kann, in verschieden Komponenten dar. Die Einlegesohle ist gegliedert in folgende Komponenten: Einsatzteil 104, sowie Grundstruktur 100. Die Grundstruktur kann auch als Basisteil bezeichnet werden. Die Grundstruktur selbst kann wiederrum in folgende Subkomponenten gegliedert sein: Eine Stützstruktur 101, welche auch als Stützabschnitt bezeichnet werden kann, eine Dämpfungsstruktur 103, welche auch als Dämpfungsabschnitt bezeichnet werden kann, sowie Aufnahmen 105, welche auch als Aufnahmeabschnitte mit Kavität bezeichnet werden können, für Einsatzteile 104.
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4 stellt einen möglichen Prozessablauf für die Herstellung der 3D-gedruckten Einlagen dar. Ein Fußabdruck 202 wird mittels eines digitalen Abtastvorganges (204) digitalisiert. Dies kann auch als Erfassen von individuellen Fußformdaten, bzw. Digitalisierung von individuellen Fußformdaten bezeichnet werden. Diese digitalen Daten werden mittels eines Skriptes 206, welches auch als Computerprogrammprodukt bezeichnet werden kann, aufgearbeitet bzw. analysiert, transformiert, modifiziert, und/oder neu generiert, um daraus eine digitale 3D-druckbare Einlagengeometrie 207 zu generieren. Diese Einlagengeometrie wird dann mittels eines 3D-Druckvorganges 208 bzw. generativen Herstellungsverfahrens produziert.
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5 stellt einen möglichen Prozessablauf für die weitere Modifikation der Einlagen auch nach der Fabrikation mittels 3D-Druck dar. Nach Aufnehmen des Fußabdruckes 202 bzw. individualisierten Höhenprofiles, Scanvorgang 204, Datenverarbeitung 502 und Fabrikation der Einlage 208, kann durch das separate Fertigen von Einsatzteilen 509 eine weitere Anpassung der Einlagen auch nach Fertigung der Grundstruktur bzw. des Basisteils der Einlegesohle durch Probetragen 501 vorgenommen werden. Diese Einsatzteile werden im Aufnahmeabschnitt angeordnet und können aktiv oder passiv therapeutisch wirksam sein. Der Kunde kann die Einlage mit verschiedenen Einsatzteilen Probelaufen und dann über eine weitere Modifikation (502) mittels Einsatzteilen entscheiden, oder im Falle einer zufriedenstellenden Lösung die gefundene Einsatzteilkonfiguration beibehalten, wodurch die Fertigstellung (503) der Einlage erreicht ist. Die Einsatzteile sind also austauschbar.
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6 stellt einen Vorgang zur Beeinflussung der mittels Skript generierten bzw. umgesetzten digitalen Einlegesohlengeometrie dar. Das Skript kann auch als Computerprogrammprodukt bezeichnet werden Die Scan-Daten 602, welche auch als individuelle Fußformdaten bezeichnet werden können, werden dem Skript 206 zugeführt um dann in die finale digitale 3D-Druck Geometrie 207 umgerechnet zu werden. Diese Fußformdaten werden analysiert. Dabei kann auf die Generierung dieser Geometrie 207 mittels der Software (Skript) 206 durch Parameter wie Glättung der Sohlengeometrie 604, Neigung der Seitenfläche 606, Feinheit der Perforation 608, Seitenstegbreite 609, etc. zusätzlich Einfluss genommen werden, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Die Perforation 608 zur Belüftung beeinflusst die Atmungsaktivität der Schuheinlage.
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7 stellt einen Vorgang zur Verfeinerung der mittels Skript generierten Einlegesohlengeometrie 207 mittels zusätzlicher Parameter dar. Zusätzlich zu den digitalisierten Daten des Fußprofiles 602 des Kunden werden Parameter wie Körpergewicht 702, Aktivitäten 704, etc. 706 mit in den Algorithmus des Skriptes 206 einbezogen, sodass die erzeugte Geometrie 207 für den 3D-Druck diesen zusätzlichen Parametern angepasst ist. Diese Parameter können unter Anderem beispielsweise beeinflussen: eine Glättung der Sohlengeometrie 604, eine Versteifung oder Erweichung der vorgesehenen Dämpfung 708, welche auch als erhöhte oder verringerte Steifigkeit bezeichnet werden kann, Feinheit oder Vorhandensein einer Perforation zur Belüftung 608, sowie auch die individuelle Positionierung der funktionellen Einsätze 707. Die Perforation 608 zur Belüftung beeinflusst die Atmungsaktivität der Schuheinlage.
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8 stellt eine Ausführungsform der Einlage bestehend aus Dämpfungsstruktur 103, Stützstruktur 101 und Einsatzteilen 801 dar. Schnitt A 802 stellt die Einlegesohle als Längsschnitt dar, Schnitt B 803 stellt die Einlage als Querschnitt dar. Diese Ausführungsform wird mit der glatten Seite nach unten zeigend 3D-gedruckt um dann nach der Fabrikation gewendet bzw. invertiert zu werden. Diese glatte Oberseite 804 ist durch eine leichte Dämpfungsstruktur 103 unterstützt. Unterhalb dieser Dämpfungsstruktur ist eine Stützstruktur 101 mit geringer Druckelastizität oder hoher Steifigkeit angeordnet. Dämpfungs- und Stützstruktur 103 sowie 101 enthalten zusätzlich Aufnahmen 805 für austauschbare Einsatzteile 801, welche eine Modifikation der Einlegesohlengeometrie nach der Fabrikation der selbigen erlauben. Diese Aufnahmen 805 können auch als Aufnahmeabschnitte zur individuellen Therapie bezeichnet werden. Die Einsatzteile werden durch Aufnahme-Öffnungen 805 auf der Unterseite der Einlage eingesetzt. Durch die Belastung der Einlegesohle durch den Fuß 806 wird die Dämpfungsstruktur 103 zusammengedrückt, sodass die vormals glatte Oberseite der Einlage 804 sich dem Profil der Stützstruktur 101 und den Einsatzteilen 801 anpasst und dieses Profil an die Fußsohle des Trägers weitervermittelt. Diese Ausführungsform erlaubt es, die durch Filamentdruck fabrikationsbedingt glattere Unterseite der Einlegesohle als Oberseite der Sohle im Schuh des Trägers 104 zu verwenden. Zusätzlich ergibt sich durch diese Anordnung auch ein ideales Anschmiegen des Einlegesohlenprofiles an den Fuß 806 des Einlagenträgers, sowie eine mögliche hochgradige Dämpfungseigenschaft der Einlegesohle.
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9 stellt eine Ausführungsform der Herstellung einer Einlegesohle mittels Filament-3D-Drucker 901 bzw. Fused-Deposition-Modelling-Verfahren dar. Ein Filament 3D-Drucker 901 fertigt die Einlegesohle auf einem glatten Druckbett 902, welches beispielsweise aus Glas besteht. Prozessbedingt entstehen auf der Oberseite 903 des Werkstückes (Einlegesohle) Unregelmäßigkeiten 904 der Oberfläche, welche zu einer gewissen Rauheit führen. Diese raue Oberfläche 904 kann den Tragekomfort der Einlage beeinträchtigen. Zusätzlich ist die Sohle nicht optimal auf der Fläche der Schuhsohle fixiert, da die glatte Unterseite 905 zu einer geringeren Reibung zwischen Schuh und Einlegesohle führt. Durch ein Wenden bzw. Invertieren der Einlage nach dem 3D-Druck kann die prozessbedingt vorherige glatte Unterseite 905 als Oberseite 906 der Einlage im Schuh verwendet werden, sodass ein verbessertes Tragegefühl erreicht wird, und die Sohle aufgrund der nun rauen Kontaktfläche 904 zwischen Schuh und Einlegesohle besser im Schuh fixiert ist.
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10 stellt eine Ausführungsform einer Einlegesohlenvariante 1001 dar, welche erstmalig unter Belastung 1002 ihr vorgesehenes Profil 1003 ausformt, und dann durch das Tragen in dieser Form fixiert wird. Eine derartige Einlegesohle kann in einem Filamentdrucker 901 in gewendeter oder invertierter Position gedruckt werden, sodass während der Fabrikation keine, oder nur geringe geometrische Überhänge überbrückt werden müssen, was für diese Fabrikationsart ideal ist. Nach dem Drucken wird die bisherige glatte Unterseite 905 (9) der Einlegesohle zur zukünftigen Oberseite 906. Durch die Belastung der Einlegesohle durch den Träger wird die Oberseite 906 der Einlegesohle in den Schuh gedrückt. Diese Ausführungsform erlaubt es, die produktionsbedingt glatte Unterseite 905 der Einlegesohle zwischen Druckbett und Einlegesohle als Kontaktfläche zwischen Fuß des Trägers und Schuhsohle zu verwenden. Diese Glattheit der Einlegesohle auf Fußseite, ist wünschenswert, da hiermit ein erhöhter Tragekomfort verbunden ist. Zusätzlich funktioniert die rauere Seite der Einlegesohle zwischen Schuhsohle 1004 und Einlegesohle 1001 als zusätzliche Fixierung der Einlegesohle im Schuh. Auch kann durch diese Ausführungsform eine federnde Eigenschaft der Einlegesohle begünstigt werden.
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11a stellt Ausführungsformen der Einlegesohle 101/100 mit verschieden ausgeformten Aufnahmen 105 für Einsatzteile 104 dar. Die Einsatzteile 104 können durch Öffnungen 1101 auf der Oberseite in die vorgesehene Aufnahme 105 eingesetzt werden, oder durch Öffnungen auf der Unterseite 1102. Diese Einsatzteile können zur individuellen Therapie angepasst werden. Letztere Variante 1102 eröffnet die Möglichkeit, die Oberseite der Einlage 1103 möglichst glatt ausführen zu können und reduziert das Risiko eines unerwünschten Herauslösens des Einsatzes 104 aus der Grundstruktur beim Tragen der Einlage. Durch den Einsatz wird die Druckverteilung der Einlage auf die Fußsohle verändert, bzw. angepasst. Eine weitere Ausführungsform 11b der Aufnahme für Einsatzteile beinhaltet formschlüssige Kontaktflächen 1104 zwischen Aufnahme 105 und Einsatzteil 104, um eine unerwünschte Bewegung zwischen Aufnahme- und Einsatzteil unter Belastung zu unterbinden bzw. zu reduzieren. Das Einsatzteil kann auch kraftschlüssig, reibschlüssig, und/oder stoffschlüssig verbunden sein.
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Die Ausführungsform in 12 stellt einen Schnitt durch das Basisteil 100/101 einer Einlegesohlenvariante mit Aufnahmen 105 und Einsatzteilen 104 mit funktionellen Eigenschaften dar. Verschiedene Varianten an Einsatzteilen 1201 können in die vorgesehenen Aufnahmen eingesetzt werden, um die Trageeigenschaften der Einlegesohle zu modifizieren. In dieser Ausführungsform wird eine Vergrößerung 1206 der Einsatzteile 1201 dargestellt. Zusätzlich zu einer unterschiedlichen Größe der Einsatzteile können auch Einsatzteile 1201 mit variierender Flexibilität (starke Dämpfung) 1202, Härte (geringe Dämpfung) 1203, oder sehr geringer Dämpfung 1204 produziert und eingesetzt werden. Die Variation der Eigenschaften der Einsatzteile wird mittels unterschiedlicher Strukturierung bzw. Massivität des inneren Aufbaues 1205 der Einsatzteile erreicht.
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13 stellt eine Ausführungsform der Einlegesohle dar, bei welcher die Einlegesohle eingedruckte Perforationen 1301 enthält, um diese nach dem 3D-Druck aufzutrennen und hierdurch entsprechende Aufnahmen 105 für Einsatzteile 104 auszubilden. Die Sohle enthält zusätzlich eine Dämpfungs- 103, sowie eine Stützstruktur 101. Die Perforation 1301 kann je nach Bedarf entweder in der Stütz-, oder der Dämpfungsstruktur, sowie auch in beiden Komponenten 103 und 101 enthalten sein. Ein Vorteil dieser Ausführungsform liegt in der Fabrikation von Einsatzteil-Aufnahmen 105, welche eine sehr geringe Höhe haben, und darüber hinaus keine Stützstrukturen besitzen müssen. Ebenso wird eine Einschränkung der Variation produzierbarer Überhangwinkel, wie beim Filament-3D-Druck üblich umgangen, da die Perforation 1301 selbst als Stützstruktur fungieren kann. Hierdurch können auch die Einsatzteile besonders flach und materialsparend ausgeführt werden. Bei dieser Ausführungsform wird die Einlegesohle nach dem 3D-Druck gewendet, sodass die produktionsbedingt glatte Seite der vormalig glatten Unterseite der Einlage zwischen Fuß und Einlage im Schuh verwendet werden kann. Das resultierende Fußprofil aus Stützstruktur 101 und Einsatzteilen 104 bildet sich durch die Komprimierung 1302 der enthaltenen Dämpfungsstruktur 103 unter Belastung durch den Fuß 806 ab.
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14a stellt eine Ausführungsform dar, bei welcher eine Dämpfungsstruktur 103 derart ausgebildet ist, sodass die Knickwinkel 1401 der Dämpfungsstruktur variieren können. Jeder Dämpfungsabschnitt 1402 der Dämpfungsstruktur 103 weist Wände und Zellen mit entsprechenden Knickwinkeln 1401 auf. Dies ermöglicht es, jedem Dämpfungsabschnitt 1402 eine spezifische Elastizität zu verleihen, was zu Bereichen mit erhöhter stützender Eigenschaft führt, oder zu Bereichen erhöhter dämpfender Eigenschaft. Dadurch lässt sich das individuelle Fußprofil 1403 des Trägers ausschließlich durch Variation der Knickwinkel 1401 der Dämpfungsstruktur nachbilden, indem tiefer liegende Bereiche des Fußprofiles eine höhere Druckelastizität erhalten, und erhöhte Bereiche des Fußprofiles eine erhöhte stützende Eigenschaft. Das Fußprofil 1403 des Trägers formt sich hier vorwiegend unter Belastung 1404 ab, wodurch die Einlegesohle besonders anschmiegsame Trageeigenschaften erhält. Weitere Vorteile dieser Ausführungsform liegen in der Verschmelzung von Stützstruktur und Dämpfungsstruktur und der damit einhergehenden Gewichtsersparnis, sowie verkürzten Fabrikationszeiten. Besonders hervorzuheben ist auch die Möglichkeit eine derartige Ausführungsform mittels Filamentdruck herzustellen und nach Fabrikation zu wenden, sodass nur die glatte Seite der Einlegesohle in Kontakt mit dem Fuß kommt.
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14b stellt dar, wie die Dämpfungsstruktur 1401 der Einlegesohle wirkt, welche eine lokale Differenzierung der Rückstellkraft (Fr) 1405 ermöglicht. Die Einlegesohle mit der Dämpfungsstruktur 1401 deformiert sich sogar im Falle einer komplett gleichmäßig verteilten Last Fg 1406 lokal unterschiedlich und kann durch die Ausformung differenzierter Knickwinkel 1402 im Voraus bestimmt werden. 14b dient der Verdeutlichung des in 14a dargestellten Prinzips.
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15 stellt eine Ausführungsform einer 3D-gedruckten Einlage dar, welche eine Dämpfungsstruktur 1401 mit Hohlräumen 1502 zur Material- und Gewichtersparnis enthält. Die Oberseite der Einlage enthält eine luftdurchlässige Perforation 1503. Eine weitere optionale luftdurchlässige Auflage 1504, verbessert zusätzlich den Luftaustausch 1505 unterhalb der Fußsohle des Trägers der Einlegesohle. Die Unterseite der Einlegesohle 1506 hingegen enthält fabrikationsbedingt eine zusätzliche Stütz- oder Überhangstruktur 1507 und ist nicht luftdurchlässig. Durch Belastung wird die Dämpfungsstruktur komprimiert, sodass auch die enthaltene Luft in den Kammern 1508 komprimiert wird. Die in den Kammern enthaltene Luft wird durch die oberseitige Perforation 1503 gepresst wodurch ein Luftstrom entsteht 1509, und fließt nach Entlastung wieder zurück in die Luftkammern 1508 der Dämpfungsstruktur 1401. Bei Tätigkeiten mit wechselnder Belastung der Einlegesohle wird somit ein Pumpeffekt erzeugt, welcher eine regelmäßige und ausreichende Belüftung der Fußsohle sicherstellt.
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16 stellt eine Ausführungsform einer Dämpfungsstruktur 1401 dar, welche eine beidseitige Perforation 1601 für Belüftung der Oberseite 1602 – und Unterseite 1603 der Einlegesohle enthält. Die in der Dämpfungsstruktur liegenden Hohlräume 1508 werden unter Belastung komprimiert, wodurch die in den Hohlräumen der Dämpfungsstruktur 1401 enthaltene Luft aus Diesen durch die Perforation 1601 herausgedrückt wird und hierdurch ein Luftstrom entsteht 1604. Die Hohlräume 1508 können auch als Zellen bezeichnet werden. Der Luftstrom 1604 wird nach oben und nach unten gerichtet. Vorteil dieser Anordnung ist eine zusätzliche Belüftung der Einlegesohlenunterseite 1603.
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17 stellt eine Reduktion der digitalen Einlagengeometrie 207 vor dem 3D-Druck dar. Der Schnitt wird mittels des speziell angefertigten Skriptes 206 durchgeführt. Schnitt A 1701 stellt einen Längsschnitt-, Schnitt B1702-, einen Querschnitt durch die Einlagengeometrie 207 dar. Die Schnittfläche 1703 ist derart geneigt und gekrümmt, um den größtmöglichen Tragekomfort für den Einlagenträger sicherzustellen. Durch die Neigung und Krümmung der Schnittfläche 1703 wird ein optimaler Übergang zwischen Einlegesohle und Schuhsohle erreicht, wenn die fertig gedruckte Einlage der resultierenden digitalen Geometrie 1704 in den Schuh eingesetzt wird.
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18 stellt eine Ausführungsform einer Einlage 1805 dar, bei welcher der Zehenbereich ausgespart ist, bzw. nur einen sehr dünnen Aufbau erhält. Schnitt A 1801 durch die Einlegesohle entspricht einem Längsschnitt. Schnitt B 1802 durch die Einlegesohle entspricht einem Querschnitt. Ein derartiger Aufbau erlaubt eine Ersparnis der nötigen Materialmenge für die Einlage, sowie eine Reduktion des Gewichtes der Einlegesohle, sowie einen größeren Bewegungsraum für den Zehenbereich des Trägers. Durch eine vorgesehene Neigung der Einlagenfläche abwärts in Richtung des Fußballens wird erreicht, dass die Einlegesohle im Schuh unter Belastung (Gehen oder Laufen), in Richtung des Fersenbereiches des Trägers 1803 geschoben wird und der Fuß in Richtung des Zehenbereiches 1804 geschoben wird. Die Einlegesohle 1805 ist also aufgrund der dynamischen Belastung auch ohne vollständige Formschlüssigkeit zwischen Schuh und Einlegesohle in der vorgesehenen Trageposition stabilisiert.
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Ausführungsform zu 19 stellt ein mögliches Detail einer in der Einlegesohle enthaltenen Stützstruktur 1901 dar. Hier werden die Öffnungen bzw. Perforationen 1902 als Hexagone ausgeführt. Eine Variation der Höhe der Stege zwischen den hexagonalen Öffnungen 1903 bildet in Gesamtheit die 3D-gescannte Fußsohlengeometrie ab. Mittels eines Skriptes kann je nach Bedarf die Weite der Hexagonalen Öffnungen 1902 der 3D-Druck Geometrie variiert werden, um die Trageeigenschaften der Einlegesohle den Wünschen des Trägers anzupassen.
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20 stellt eine Ausführungsform einer 3D-gedruckten Einlage dar, welche zusätzliche Elektroaktive oder Elektrosensible Komponenten oder Materialien enthält. Die dargestellte Ausführungsform einer elektrosensiblen oder elektroaktiven Einlegesohle 2006 enthält zwei elektroaktive Materialkomponenten, Polymer A 2001, Polymer B 2002. Im Falle einer Belastung des Polymers A wird in diesem ein elektrischer Impuls 2003 erzeugt, welcher durch eine leitende Schicht oder Komponente 2004 innerhalb der Einlage an Polymer B weitergeleitet wird. Dieser Impuls bewirkt eine Verformung oder Änderung der Elastizität 2005 in Polymer B. Das Resultat ist eine Einlage deren Eigenschaften an besonders ausgewählten Bereichen (Polymer A, Polymer B) verändert werden können, auch wenn diese nicht direkt einer Druckbelastung ausgesetzt werden. Entsprechende Eigenschaftsänderungen können beinhalten eine Veränderung der Längs-Scher, oder Torsionselastizität des jeweiligen Bereiches welcher beispielsweise Polymer B enthält. Zusätzlich ist auch das Senden eines Elektrischen Impulses oder Signales an Polymer A möglich um dessen Eigenschaften zu beeinflussen. Ebenso können beide unterschiedlichen Regionen auch nur mit einem Elektroaktiven oder Elektrosensiblen Polymer A, oder Polymer B versehen werden. Eine zusätzliche Messung, Interpretation und Steuerung der erzeugten elektrischen Impulse kann durch einen optionalen Steuerbaustein 2005 bewerkstelligt werden, welcher entweder in die Einlegesohle eingesetzt wird, oder auch zusammen mit der Einlegesohle gedruckt werden kann. Diese zusätzliche Steuerung erlaubt eine Feineinstellung der Trageeigenschaften der Einlegesohle unter dynamischer Belastung. Dies auch ohne eine komplett neue Einlegesohle fertigen zu müssen. Und ein Auslesen der Impulse um die gewonnen Daten zur weiteren Schrittanalyse bzw. Belastungsanalyse zu Verwenden.
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21 stellt eine Ausführungsform der Einlegesohle dar, welche Kammern 2101 enthält, welche mit einem Gas, oder einem Fluid 2102 gefüllt werden können. Diese Kammern können in besonders deformierbar ausgeführten Bereichen 2103 der Einlage, wie beispielsweise dem Fußballen liegen. Wird diese deformierbare Region 2103, welche entsprechende Kammern enthält belastet, bewirkt dies eine Verformung der Kammer, bzw. eine Erhöhung des Druckes innerhalb dieser. Diese Kammern können auch als Zellen bezeichnet werden. Innerhalb der Sohle sind weitere Kammern sog. Ausgleichskammern 2104 an anderen Bereichen Vorgesehen. Diese Kammern können durch einen vorgesehenen Kanal 2105 verbunden sein. Durch die Belastung einer Kammer wird das Gas oder Fluid in die weiteren Ausgleichskammern gedrückt. Dies führt dazu, dass ein Teil der Energie durch Belastung einer Region der Einlegesohle mittels Fließreibung des Gases oder Fluids absorbiert wird. Eine derartige Konfiguration erlaubt eine besondere Stoß-absorbierende Eigenschaft der Einlegesohle. Zusätzlich erlaubt es aber auch, dass sich die Trageeigenschaft der Einlegesohle der aktuellen Tätigkeit des Trägers anpassen kann. Erreicht wird dies durch Verwendung thixotroper, oder rhektopektischer Fluide in den Kammern. Thixotrope Fluide, würden zu einer Erweichung der Sohle bei verstärkter Aktivität führen, rheopektische Fluide zu einer Versteifung der Sohle. Diese Eigenschaften können besonders wünschenswert sein, für Personen, die beispielsweise vorwiegend Tätigkeiten im Stehen ausüben, oder auch eine besonders weiche Sohle beim Gehen oder Laufen wünschen, jedoch eher ein festes Tragegefühl beim Stehen bevorzugen.
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Ausführungsform zu 22a stellt einen Aufnahmeprozess des Fußprofiles 2202 des Einlagenträgers dar. Hierbei wird ein Abbild des Fußprofiles durch Belastung eines Trittschaumes 2201 erzeugt. Dieser Abdruck 2203 wird dann mittels eines 3D-Laser-Scanner Aufbaues digitalisiert. Der Aufbau enthält einen Laser 2204 und eine Aufnahmeeinrichtung 2205 für den durch den Fußabdruck im Trittschaum zurückgeworfenen Anteil 2206 des Laserstrahles 2204. Das Fußprofil des Einlagenträgers wird so in ein digitales und Computer-lesbares Format übertragen, welche alle dreidimensionalen Informationen des Fußprofiles enthält.
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Ausführungsform zu 22b stellt dar, wie durch die Belastung des Trittschaumes 2201 durch den Fuß des Einlagenträgers auch der Fuß 2202 selbst leicht deformiert wird. Diese zusätzliche Deformation 2207 tritt hauptsächlich bei maximaler Belastung durch das Körpergewicht auf, sodass sich Zehen, und Fuß etwas unter den Trittschaum schieben und dadurch einen Überhang 2208 bilden.
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Diese Ausbildung von Überhängen erfordert eine spezielle Modifikation der Aufnahmeeinrichtung, um einer Überdeckung des zu scannenden Fußprofiles durch Überhänge 2208 zu unterbinden.
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22c stellt eine weitere Ausführungsform der Aufnahmeeinrichtung 2205 zur Digitalisierung des Fußprofiles des Einlagenträgers dar. Durch den Abdruckvorgang des Fußprofiles im Trittschaum haben sich Überhänge 2208 gebildet, welche eine komplette Aufnahme des Profiles aus einer einzigen Position aufgrund geometrischer Schatten 2213 unterbinden. Um die Sohle komplett Aufzunehmen, müsste die Position der Kamera 2205 gewechselt werden, und zwei Aufnahmen aus unterschiedlichen Positionen müssten dann digital verschmolzen werden. Dieser zusätzliche Aufwand kann mit einer Modifikation der Aufnahmeeinrichtung 2205 umgangen werden.
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Die Kamera 2205, welche den vom Abdruck 2203 im Trittschaum 2201 reflektierten Laserstrahl 2206 empfängt, besitzt nun anstelle einer Normalwinkeloptik 2211, eine Weitwinkeloptik 2212. Hierdurch kann die Kamera wesentlich näher an den Abtastbereich geführt werden, sodass die Überhänge nicht mehr das Fußprofil überdecken, und dabei trotzdem noch gesamten Bereich 2213 des Fußabdruckes in Trittschaum abbilden.
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23 stellt verschiedene Kombinationsmöglichkeiten aus Dämpfungsstruktur 103, Stützstruktur 101 und Einsatzteilen 104 dar. Eine Kombination aus Dämpfungsstruktur 103, sowie Stützstruktur kann als Basisteil 100 fungieren, in welche Einsatzteile 104 eingefügt werden können. Ebenso ist es möglich, dass eine Dämpfungsstruktur 103 alleine als Basisteil 100 fungieren kann in welche die Einsatzteile 104 eingefügt werden können. Auch eine Stützstruktur 101 kann alleine als Basisteil 100 fungieren, in welches die Einsätze 104 eingefügt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Basisteil, Grundgerüst
- 101
- Stützstruktur
- 102
- Schuheinlage, Einlegesohle
- 103
- Dämpfungsstruktur
- 104
- Einsatzteil, Einsatz, Pad
- 105
- Aufnahme
- 106
- Einsatzteil, Einsatz, Pad
- 108
- Einsatzteil, Einsatz, Pad
- 110
- Einsatzteil, Einsatz, Pad
- 202
- Fußabdruck
- 204
- Abtastvorgang
- 206
- Skript
- 207
- 3D-druckbare digitale Einlagengeometrie
- 208
- Druckvorgang Einlage
- 209
- Fertigung Einsatzteile
- 501
- Probetragen der Einlage
- 502
- Datenverarbeitung
- 504
- Modifikation Einlage mittels Einsatzteilen
- 506
- Fertigstellung der Einlage
- 509
- Fertigung Einsatzteile
- 602
- Scan Daten
- 604
- Glättung Sohlengeometrie (digital)
- 606
- Neigung der Seitenflächen (digital)
- 608
- Feinheit der Perforation
- 609
- Seitenstegbreite
- 702
- Parameter Körpergewicht
- 704
- Parameter Aktivitäten
- 706
- weitere Parameter
- 708
- Dämpfungseigenschaften Parameter
- 707
- Parameter Positionierung funktioneller Einsätze
- 801
- Einsatzteile
- 802
- Schnitt A Einlage
- 803
- Schnitt B Einlage
- 804
- glatte Oberseite
- 805
- Aufnahmen für Einsatzteile
- 806
- Fuß
- 901
- Filament-3D-Drucker
- 902
- glattes Druckbett
- 903
- Oberseite Werkstück
- 904
- Unregelmäßigkeiten Oberseite Einlegesohle, raue Kontaktfläche
- 905
- glatte Unterseite bei 3D Druck
- 906
- glatte Oberseite nach Wenden der Einlage
- 1001
- Einlegesohlenvariante gewendet
- 1002
- Belastung gewendeter Einlegesohle
- 1003
- vorgesehenes Profil unter Belastung
- 1004
- Schuhsohle
- 1101
- Einschuböffnungen Oberseite
- 1102
- Einschuböffnungen Unterseite
- 1103
- Glatte Oberseite bei 1102
- 1104
- formschlüssige Kontaktfläche zwischen Einsatz und Aufnahme
- 1201
- Varianten Einsatzteile
- 1206
- Vergrößerung der Einsatzteile
- 1202
- Variante Einsatz starke Dämpfung
- 1203
- Variante Einsatz mittlere Dämpfung
- 1204
- Variante Einsatz geringe Dämpfung
- 1205
- innere Strukturierung der Einsätze
- 1301
- Perforation zum Auftrennen
- 1302
- komprimierte Dämpfungsstruktur
- 1401
- variierende Knickwinkel Dämpfung
- 1402
- Dämpfungsabschnitt mit individuellem Knickwinkel
- 1403
- Fußprofil
- 1404
- Dämpfung unter Belastung Variation Knickwinkel
- 1502
- Hohlräume zur Material-/Gewichtersparnis
- 1503
- luftdurchlässige Perforation
- 1504
- weitere optionale luftdurchlässige Auflage
- 1505
- Luftaustauch
- 1506
- Luftundurchlässige Unterseite der Einlegesohle
- 1507
- zusätzliche Stütz oder Überhangstruktur fabrikationsbedingt
- 1508
- Luftkammern
- 1601
- Perforation für Belüftung unter und Oberseite Einlage
- 1602
- Oberseite der Einlage
- 1603
- Unterseite der Einlage
- 1701
- Schnitt A
- 1702
- Schnitt B
- 1703
- Schnittfläche, Region der Schnittführung
- 1704
- Resultierende digitalisierte Geometrie nach Schnittführung
- 1805
- Ausführungsform Einlage ohne Zehen
- 1801
- Schnitt A durch 1805
- 1802
- Schnitt B durch 1805
- 1803
- Fersenbereich
- 1804
- Zehenbereich
- 1901
- hexagonale Stützstruktur
- 1902
- hexagonale Perforationen
- 1903
- Variation Höhe Stege zwischen hexagonaler Perforation
- 2001
- Polymer A
- 2002
- Polymer B
- 2003
- elektrischer Impuls
- 2004
- leitende Schicht/Komponente
- 2005
- Änderung Verformungseigenschaften Polymer
- 2101
- gas-/fluidgefüllte Kammern
- 2102
- Gas/Fluid
- 2103
- besonders deformierbare Region der Einlage
- 2104
- Ausgleichskammern
- 2105
- Verbindungskanal zwischen Kammern
- 2202
- Fußprofil
- 2201
- Trittschaum
- 2203
- Abdruck in Trittschaum
- 2204
- Laserstrahl
- 2205
- Aufnahmeeinrichtung
- 2206
- zurückgeworfener Anteil des Laserstrahles
- 2207
- zusätzliche Deformation im Trittschaum
- 2208
- Überhangbildung im Trittschaum
- 2213
- geometrische Schatten
- 2211
- Normalwinkeloptik
- 2212
- Weitwinkeloptik
- 2213
- gesamter Bereich des Abdruckes
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2006/056931 A1 [0002]
- DE 102013224142 A1 [0003, 0003]