DE102018204083A1

DE102018204083A1 - Verfahren zum Entwerfen eines Kleidungsstücks, insbesondere zum Entwerfen eines Schuhoberteils.

Info

Publication number: DE102018204083A1
Application number: DE102018204083.4A
Authority: DE
Inventors: Detlef Philipp MÜLLER; Jochen Björn Suessmuth; Jens Raab
Original assignee: Adidas AG
Current assignee: Adidas AG
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-09-19
Also published as: US11966665B2; US20220156414A1; EP3540680B1; US20190286760A1; US11132474B2; EP3540680A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwerfen eines Kleidungsstücks, insbesondere eines Schuhoberteils, umfassend: Bereitstellen mindestens eines ersten Flächenelements mit einer Vielzahl von Merkmalspunkten in einer im Wesentlichen zweidimensionalen Konfiguration, Anordnen des mindestens einen ersten Flächenelements auf einem ersten Referenzkörper in einer dreidimensionalen Konfiguration, die das zu entwerfende Kleidungsstück darstellt, Erzeugen einer ersten Zuordnung zwischen der zweidimensionalen Konfiguration des mindestens einen ersten Flächenelements und der dreidimensionalen Konfiguration des mindestens einen ersten Flächenelements unter Verwendung der Vielzahl von Merkmalspunkten, Entwerfen des Kleidungsstücks unter Verwendung der ersten Zuordnung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Design-Verfahren für ein Kleidungsstück, insbesondere für ein Schuhoberteil.
Technischer Hintergrund
Moderne Fertigungsindustrien zeichnen sich durch einen hohen Grad an Prozessintegration sowie eine global verteilte Logistik- und Prozesskette aus. Es ist üblich, dass Forschung und Entwicklung sowie Produktdesign von einer speziellen Produktdesigneinheit durchgeführt werden, während die Fertigungsentwicklung und die Fertigung von einer separaten Fertigungseinheit durchgeführt werden, die sich organisatorisch (in Bezug auf Standort, Personal, Werkzeugkette usw.) von der Produktdesigneinheit unterscheidet.
Eine Fertigungsreinheit muss möglicherweise ein anfängliches Produktdesign an bestimmte Material- und / oder Fertigungsanforderungen anpassen, wie z.B. die vorhandenen Maschinen und Werkzeuge, die Eigenschaften des für die Fertigung verfügbaren Materials, die Fähigkeiten und Erfahrungen des Fertigungspersonals usw. So kann beispielsweise bei der Fertigung des ersten Prototyps für die Massenfertigung die Fertigungseinheit erkennen, dass bestimmte Produkteigenschaften geändert werden müssen.
1 veranschaulicht einen konventionellen Produktentwicklungsprozess, wie er beispielsweise in der Schuhindustrie üblich ist. Eine Produktdesigneinheit 100, z.B. ein Schuh-Unternehmen, kann ein neues Schuhdesign generieren, indem sie sowohl konventionelle Designtechniken (z.B. Zeichnungen, Schemata, Mock-up-Modelle usw.) als auch in der Technik bekannte computergestützte Designtechniken (CAD) einsetzt.
Wenn das anfängliche Schuhdesign abgeschlossen ist, kann die Produktdesigneinheit 100 erste Designinformationen 110 an eine Fertigungseinheit 120 übertragen, beispielsweise eine Schuhfertigungsfabrik an einem anderen Standort oder in einem anderen Land. Die Designinformationen 110 können beispielsweise ein Designmodell 112 (z.B. ein dreidimensionales CAD-Modell) des Schuhs sowie zusätzliche Zeichnungen und Designanweisungen 114 umfassen, wie z.B. eine Liste der für die Fertigung zu verwendenden gewünschten Materialien und/oder Anforderungen an die Fertigungszeit, eine Soll-Fertigungsmenge und Soll-Fertigungskosten usw.
Nach Erhalt der Designinformationen 110 wird die Fertigungseinheit 120 versuchen, die Form und das Aussehen des Schuhdesigns, wie es das Designmodell 112 darstellt, so genau wie möglich wiederzugeben und gleichzeitig die zusätzlichen Designanweisungen 114 umzusetzen. In einem nächsten Schritt fertigt die Fertigungseinheit 120 einen ersten Schuhprototypen 130 und schickt den Prototyp 130 zur Inspektion an die Produktdesigneinheit 100 zurück. Aufgrund verschiedener fertigungstechnischer Einschränkungen und/oder Änderungen während der Fertigungsplanung kann es vorkommen, dass der Prototyp 130 nicht immer das Designmodell 112 vollständig darstellt und/oder nicht immer den zusätzlichen Designanweisungen 114 entspricht.
Nach Prüfung des Schuhprototyps 130 würde die Designeinheit 100 dann entscheiden, ob der Schuhprototyp 130 das ursprüngliche Schuhdesign ausreichend wiedergibt oder ob das Schuhdesign Änderungen erfordert. Im letzteren Fall kann die Designeinheit 100 das Schuhdesign ändern und aktualisierte Designinformationen 110 zur Neuimplementierung an die Fertigungseinheit 120 senden.
Der oben beschriebene Produktentwicklungszyklus kann dann mehrmals wiederholt werden, bis die Produktdesigneinheit 100 mit dem Prototyp 130 zufrieden ist und ihn für die Serienfertigung für bereit erachtet.
In diesem redundanten Produktentwicklungsprozess, der mehrere Iterationen der Prototypenfertigung umfasst, kann die organisatorische Trennung und die geografische Entfernung zwischen der Produktdesigneinheit und der Fertigungseinheit aufgrund von langsamer Rückmeldung und unzureichender Kommunikation erhebliche Probleme verursachen.
Folglich wird die Produktentwicklung fehleranfällig, teuer und langsam sein, was zu einer deutlich längeren Markteinführungszeit führt, die oft der wichtigste Leistungsindikator für die moderne Produktentwicklung ist.
Daher ist es notwendig, ein verbessertes Produktdesignverfahren und/oder eine verbessertes Prototyping-Verfahren bereitzustellen, das zumindest teilweise die oben beschriebenen Mängel überwindet.
Zusammenfassung der Erfindung
Das oben genannte Problem wird zumindest teilweise durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Exemplarische Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden im Folgenden die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf einen Designprozess für ein Schuhoberteil beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, dass die von der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Verfahren auf verschiedene Designprozesse jeglicher Art von Bekleidung und / oder geschnittenen und genähten Artikeln anwendbar sind.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Entwerfen eines Kleidungsstücks, insbesondere eines Schuhoberteils, bereit, umfassend: Bereitstellen mindestens eines ersten Flächenelements mit einer Vielzahl von Merkmalspunkten in einer im Wesentlichen zweidimensionalen Konfiguration, Anordnen des mindestens einen ersten Flächenelements auf einem ersten Referenzkörper in einer dreidimensionalen Konfiguration, die das zu entwerfende Kleidungsstück darstellt, Erzeugen einer ersten Zuordnung zwischen der zweidimensionalen Konfiguration des mindestens einen ersten Flächenelements und der dreidimensionalen Konfiguration des mindestens einen ersten Flächenelements unter Verwendung der Vielzahl von Merkmalspunkten; Entwerfen des Kleidungsstücks unter Verwendung der ersten Zuordnung.
In diesem Zusammenhang und für den Rest der Anwendung ist der Begriff „im Wesentlichen“ definiert als „innerhalb typischer Fertigungs-, Berechnungs- und / oder Designtoleranzen“. Darüber hinaus sollte der Begriff „Erzeugen“ weit gefasst werden, so dass „Erzeugen“ auch „Erstellen“, „Erhalten“, „Ableiten“ usw. umfassen kann.
Die obige Ausführungsform ermöglicht es, den Effekt der Anordnung des mindestens einen ersten Flächenelements auf dem Referenzkörper realistisch in den Designprozess zu integrieren. So können beispielsweise die Verformung des mindestens einen ersten Flächenelements durch Dehnung und Scherung während der Anordnung am Referenzkörper sowie die Auswirkungen der Verbindung eines ersten Abschnitts und eines zweiten Abschnitts des mindestens einen ersten Flächenelements in den Designprozess einbezogen und somit bei der Produktentwicklung berücksichtigt werden. Auf diese Weise können mögliche Abweichungen zwischen dem ursprünglichen Produktdesign und dem Prototyp des Kleidungsstücks deutlich reduziert werden. Infolgedessen kann die Anzahl der aufeinander folgenden Prototypen, die während der Produktentwicklung benötigt werden, geringer sein und somit die Produktentwicklungszyklen beschleunigt werden.
Weiterhin kann der Schritt des Bereitstellens des mindestens einen ersten Flächenelements und deren Anordnung auf einem Referenzkörper das Fertigen und physikalische Manipulieren des mindestens einen ersten Flächenelements beinhalten.
So kann es beispielsweise aufgrund nichtlinearer und anisotroper Materialeigenschaften sehr schwierig sein, die Auswirkungen der Anordnung des mindestens einen ersten Flächenelements auf dem Referenzkörper numerisch zu simulieren. Stattdessen kann es praktischer sein, solche Effekte über ein physisches Modell des Kleidungsstücks zu erfassen, z.B. ein Dummy-Schuhoberteil oder eine Leisten-Hülle, die auf einem Referenzschuhleisten angeordnet ist.
Weiterhin kann das Erzeugen der ersten Zuordnung eine dreidimensionale Scantechnik wie Photogrammmetrie und / oder 3D-Laserscanning beinhalten.
So können beispielsweise durch den Einsatz solcher Techniken die materialabhängigen Verformungseffekte durch Fügen, Scheren und/oder Spannen des mindestens einen ersten Flächenelements zuverlässig bestimmt und / oder im Designprozess für einen gegebenen Referenzkörper und Wahl des Flächenmaterials implementiert werden, ohne dass komplexe Computersimulationen durchgeführt werden müssen.
Weiterhin können die bereitgestellten Verfahren umfassen: Erzeugen eines ersten dreidimensionalen Referenzmodells des Kleidungsstücks basierend auf des mindestens einen ersten Flächenelements in der dreidimensionalen Konfiguration und / oder Erzeugen eines zweidimensionalen Referenzmodells des mindestens einen ersten Flächenelements in der zweidimensionalen Konfiguration.
Die oben genannten 3D- und 2D-Referenzmodelle können von einem elektronischen Datenverarbeitungssystem, wie beispielsweise einer CAD-Software, die auf einem Computer betrieben wird, implementiert werden. Insbesondere können die 2D- und 3D-Referenzmodelle verwendet werden, um die oben diskutierte erste Zuordnung zwischen der 2D-Konfiguration und der 3D-Konfiguration des mindestens einen ersten Flächenelements zu erhalten.
Weiterhin kann die Vielzahl der Merkmalspunkte konfiguriert sein, um eine eindeutige Identifizierung der Position jedes Merkmalspunktes zu ermöglichen.
Insbesondere kann die Vielzahl der Merkmalspunkte konfiguriert werden, um eine eindeutige Identifizierung der Position jedes Merkmalspunktes in Bezug auf einen oder mehrere andere Merkmalspunkte, einen gemeinsamen Referenzpunkt und / oder ein gemeinsames Koordinatensystem zu ermöglichen.
Folglich können die sowohl im 3D- als auch im 2D-Referenzmodell dargestellten Merkmalspunkte verwendet werden, um eine Eins-zu-Eins-Korrespondenz, d.h. die erste Zuordnung, zwischen dem 2D-Referenzmodell und dem 3D-Referenzmodell zu erzeugen. So kann beispielsweise die Verformung des mindestens einen ersten Flächenelements durch Bestimmen der Änderungen der relativen Position und / oder der relativen Winkel zwischen den Merkmalspunkten bestimmt werden.
In einigen Ausführungsformen können die bereitgestellten Verfahren umfassen: Erzeugen einer Fertigungsvorlage für das Kleidungsstück, wobei die Fertigungsvorlage Fertigungsanforderungen für das Kleidungsstück erfüllt.
So kann beispielsweise die Fertigungsvorlage verschiedene Fertigungsanforderungen erfüllen, wie z.B. die Art des Materials und die entsprechenden Materialeigenschaften (z.B. Dicke, Oberflächenstruktur, Verformungseigenschaften usw.), die Art der Fügetechnik (z.B. Kleben, Nähen, Schweißen usw.) und / oder die Art der Fertigungsmaschinen und Werkzeuge, die zur Fertigung des Kleidungsstücks verwendet werden. Darüber hinaus kann die Fertigungsvorlage das individuelle Fertigungswissen des Fertigungsingenieurs einbeziehen.
Weiterhin können die bereitgestellten Verfahren umfassen: Erzeugen einer zweiten Zuordnung zwischen der Fertigungsvorlage und dem zweidimensionalen Referenzmodell des mindestens einen ersten Flächenelements. Darüber hinaus kann eine dritte Zuordnung zwischen dem 3D-Referenzmodell und der Fertigungsvorlage erzeugt werden, wobei die dritte Zuordnung auf der ersten Zuordnung und der zweiten Zuordnung basiert.
Auf diese Weise kann eine genaue Übereinstimmung zwischen der Fertigungsvorlage und dem 2D- und / oder dem 3D-Referenzmodell gefertigt werden. So können durch die Verwendung der zweiten und / oder der dritten Zuordnung Abweichungen der Fertigungsvorlage vom ursprünglichen Schuhdesign aufgrund der unterschiedlichen Fertigungsanforderungen direkt auf das 2D- und / oder 3D-Referenzmodell des Kleidungsstücks übertragen und visualisiert werden.
So ermöglicht beispielsweise die dritte Zuordnung Änderungen durchgeführt vom Produktdesigner an dem 3D-Referenzmodell direkt in die Fertigungsvorlage zu übertragen und umgekehrt, ohne dass der Fertigungsingenieur einbezogen werden muss. Auf diese Weise kann der Bedarf an Fertigung von Prototypen und dem Versand dieser Prototypen von der Fertigungseinheit zur Produktdesigneinheit reduziert werden.
Darüber hinaus können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen: Fertigen mindestens eines zweiten Flächenelements basierend auf der Fertigungsvorlage in einer im Wesentlichen zweidimensionalen Konfiguration.
Weiterhin können die Ausführungsformen umfassen: Anordnen des mindestens einen zweiten Flächenelements auf einem zweiten Referenzkörper mit im Wesentlichen der gleichen Form wie der erste Referenzkörper in einer dreidimensionalen Konfiguration und Erzeugen eines zweiten dreidimensionalen Referenzmodells des Kleidungsstücks basierend auf des mindestens einen zweiten Flächenelements in der dreidimensionalen Konfiguration.
Darüber hinaus kann eine vierte Zuordnung zwischen dem ersten 3D-Referenzmodell und dem zweiten 3D-Referenzmodell erzeugt werden.
So kann beispielsweise das zweite 3D-Referenzmodell durch Verfahren ähnlich den Verfahren zum Erzeugen des ersten 3D-Referenzmodells des Kleidungsstücks erzeugt werden, z.B. durch eine 3D-Scantechnik wie Photogrammmetrie und / oder 3D-Laserscanning.
Die vierte Zuordnung ermöglicht es daher, eine genaue Übereinstimmung zwischen des mindestens einen ersten Flächenelements und des mindestens einen zweiten Flächenelements nicht nur für die 2D-Konfiguration (d.h. zwischen dem 2D-Referenzmodell und der Fertigungsvorlage), sondern auch für die 3D-Konfiguration (d.h. zwischen dem ersten und dem zweiten 3D-Referenzmodell des Kleidungsstücks) zu erzeugen.
So können Änderungen aufgrund unterschiedlicher Verformungseigenschaften des mindestens einen ersten Flächenelements und des mindestens einen zweiten Flächenelements in den Produktentwicklungsprozess für das Kleidungsstück einbezogen werden. Dies kann besonders relevant sein, wenn das mindestens eine erste Flächenelement ein erstes Material und das mindestens eine zweite Flächenelement ein zweites Material umfasst, wobei sich das erste Material von dem zweiten Material unterscheidet.
Wenn sich beispielsweise die Materialeigenschaften der ersten und zweiten Flächen wie etwa Dicke, Oberflächentextur und / oder Verformungsverhalten voneinander unterscheiden, erhöhen die obigen Ausführungsformen die Genauigkeit der resultierenden Übereinstimmung zwischen den 3D-Referenzmodellen des Kleidungsstücks und dem tatsächlich zu fertigenden Kleidungsstück.
Weiterhin kann das Erzeugen einer oder mehrerer der ersten, zweiten, dritten und vierten Zuordnungen einen Verformungsalgorithmus wie beispielsweise ein Finite-Elemente-Verfahren und/oder die Verformung eines Polygonnetzes beinhalten.
Weiterhin kann eine oder mehrere der ersten, zweiten, dritten und vierten Zuordnungen im Wesentlichen bijektiv und / oder im Wesentlichen maßstabsgetreu sein.
So ist es beispielsweise möglich, Änderungen an einem der Referenzmodelle oder der Fertigungsvorlage direkt hin und her in eines der anderen Referenzmodelle oder die Fertigungsvorlage zu übertragen.
Weiterhin können die 3D- und / oder die 2D-Referenzmodelle sowie die Fertigungsvorlage editierbare CAD-Modelle sein.
So kann beispielsweise ein Designer ein bereits bestehendes Design für ein Kleidungsstück ändern oder ein neues Design auf der Ebene des 2D-Referenzmodells erstellen. Die oben diskutierten Zuordnungen ermöglichen es dann, die Designänderungen auf der Ebene der entsprechenden 3D- oder 2D-Referenzmodelle sowie der Fertigungsvorlage zu erhalten und zu visualisieren und umgekehrt.
Darüber hinaus müssen die obigen Zuordnungen nur einmal für eine bestimmte Auswahl an Referenzkörper- und Flächenmaterialien bestimmt werden. Nachdem die Zuordnungen bestimmt wurden, können sie für viele nachfolgende Design-Iterationen und/oder zur Erstellung vieler verschiedener Designs auf der Grundlage der gleichen Größe und Form des Referenzkörpers verwendet werden.
Darüber hinaus können die bereitgestellten Verfahren das iterative Entwerfen des Kleidungsstücks unter Verwendung einer oder mehrerer der ersten, zweiten, dritten und vierten Zuordnungen umfassen.
Auf diese Weise wird der Produktentwicklungsprozess für das Kleidungsstück deutlich verbessert und beschleunigt, da der Arbeitsaufwand des Fertigungsingenieurs reduziert werden kann und die 3D-Referenzmodelle des Kleidungsstücks eine genaue Darstellung des tatsächlich gefertigten Kleidungsstücks umfassen können.
Dadurch können die Entwicklungszyklen verkürzt und der Zeit- und Arbeitsaufwand für die Anpassung eines ersten Produktdesigns an die Massenfertigung deutlich reduziert werden.
Wenn der Produktdesigner beispielsweise Zugang zu einer Rapid-Prototyping-Anlage hat, kann der Produktdesigner die Auswirkungen von Designänderungen am Kleidungsstück leicht überprüfen, ohne den Fertigungsingenieur oder sogar die gesamte Fertigungseinheit für jede Designänderung hinzuziehen zu müssen.
Grundsätzlich ermöglichen die vorgenannten Ausführungsformen auch die Fertigung von individuellen Kleidungsstücken nach Kundenwunsch. So kann beispielsweise ein Produktdesigner das ursprüngliche Produktdesign nach Kundenpräferenzen anpassen und diese Änderungen direkt in eine modifizierte Fertigungsvorlage umsetzen, die ohne Einbeziehung des Fertigungsingenieurs problemlos gefertigt werden kann. Offensichtlich können die genannten Aspekte der Erfindung für automatisierte Fertigungsanlagen sehr nützlich sein.
Weiterhin wird ein Verfahren zum integrierten Entwerfen und zur Fertigung eines Kleidungsstücks bereitgestellt, wobei das Verfahren das iterative Entwerfen des Kleidungsstücks unter Verwendung einer oder mehrerer der ersten, zweiten, dritten und vierten Zuordnungen, das Fertigen mindestens eines zweiten Flächenelements auf der Grundlage der Fertigungsvorlage und das Zusammenbauen des Kleidungsstücks unter Verwendung des mindestens einen zweiten Flächenelements umfasst.
Die Ausführungsform ermöglicht beispielsweise eine individuelle Fertigung nach Kundenwunsch und / oder Präferenz. Insbesondere Form, Aussehen, Material, Platzierung der Designelemente und / oder die Farbe des Kleidungsstücks können nach Kundenwunsch individuell verändert werden, ohne dass der Fertigungsingenieur die Fertigungsvorlage ändern muss.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Datenverarbeitungssystem oder eine Vorrichtung zum Ausführen eines Computerprogramms bereit, das Anweisungen zum Implementieren eines Verfahrens gemäß einem der Aspekte der vorliegenden Erfindung umfasst.
Figurenliste
Die Aspekte der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher beschrieben.

1 veranschaulicht einen konventionellen Produktentwicklungsprozess, der in der Bekleidungsindustrie üblich ist.
2a veranschaulicht einen Designprozess gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2b veranschaulicht eine erste Zuordnung zwischen einem ersten Flächenelement in einer 2D-Konfiguration und dem ersten Flächenelement in einer 3D-Konfiguration.
3 veranschaulicht einen fertigungstechnischen Prozess gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 veranschaulicht eine zweite Zuordnung zwischen einem 2D-Referenzmodell eines ersten Flächenelements und einer Fertigungsvorlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 veranschaulicht den Zusammenhang zwischen der ersten und der zweiten Zuordnung und deren Relevanz in einem Produktentwicklungsprozess gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 veranschaulicht einen verbesserten Produktdesign- und Entwicklungsprozess gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 veranschaulicht ein ergänzendes Verfahren, das die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten Verfahren weiter verbessert.

Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eines Verfahrens zum Entwerfen eines Kleidungsstücks näher beschrieben, mit Bezug auf einen exemplarischen Produktentwicklungsprozess für ein Schuhoberteil, wie beispielsweise für einen Sportschuh. Aus Gründen der Übersichtlichkeit konzentriert sich die Beschreibung auf den Designprozess für ein Schuhoberteil eines solchen Schuhs. Details über die Gestaltung der Sohle und / oder anderer Komponenten des Schuhs entfallen.
Es ist jedoch zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf solche spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auf andere Arten von Bekleidung und Schnitt- und Nähartikeln angewendet werden könnte, z.B. Handschuhe, Ober- und Unterkörperbekleidung, Taschen und Rucksäcke, verschiedene Arten von Schuhen wie Laufschuhe, Wanderschuhe, Fußballschuhe, Tennisschuhe, Golfschuhe, Freizeitschuhe, etc.
Auch wenn im Folgenden spezifische Merkmalskombinationen in Bezug auf die exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, ist zu verstehen, dass die Offenbarung nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt ist. Mit anderen Worten, es müssen nicht alle Merkmale vorhanden sein, um die Erfindung zu realisieren, und die Ausführungsformen können geändert werden, indem bestimmte Merkmale einer Ausführungsform mit einem oder mehreren Merkmalen einer anderen Ausführungsform kombiniert werden.
Einige Ausführungsformen umfassen eine Vielzahl von zugehörigen Verfahrensschritten. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden diese Schritte in einigen Fällen als nacheinander durchgeführt dargestellt. Es ist jedoch zu verstehen, dass einige dieser Verfahrensschritte gleichzeitig und / oder in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können, wie es für den Fachmann erkennbar ist.
1 zeigt einen konventionellen Produktentwicklungsprozess, der in der Bekleidungs- und Schuhindustrie üblich ist. Die Details sind oben im Kapitel 2 „Technischer Hintergrund“ beschrieben.
2a zeigt einen Designprozess 200 für ein Schuhoberteil, wie beispielsweise ein Oberteil für einen Sportschuh, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der exemplarische Prozess beginnt mit der Erstellung eines Konzeptdesigns 210 für einen neuen Schuh. In dieser Phase wird auch ein Referenz-Schuhleisten 230 ausgewählt, um den Schuh und insbesondere das Schuhoberteil zu gestalten. Der Referenzschuh-Leisten 230 ist gekennzeichnet durch und wird basierend auf einer bestimmten Schuhgröße und -form ausgewählt.
Anschließend wird eine Vielzahl von Flächenelementen 220 gefertigt. Diese Flächenelemente 220 können aus einem ersten Material bestehen und können entlang ihrer Kanten zu einem Dummy-Schuhoberteil 240 - in Fachkreisen auch Leisten-Hülle genannt - zusammengefügt werden. Wie in 2a dargestellt, können die Flächenelemente 220 und die Leisten-Hülle 240 den Außenflächen eines bestimmten Referenzschuhs entsprechen und somit die Größe und Form des Referenzschuh-Leistens 230 widerspiegeln. Die Flächenelemente 220 und die Leisten-Hülle 240 können aus geeigneten Materialien gefertigt sein, die vom Fachmann auf dem Gebiet verwendet werden, z.B. Leder, Kunststoffe, ein Netzmaterial, ein Gestrick usw. Weitere Details zur Leisten-Hülle 240 werden im Folgenden beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedes der Flächenelemente 220 mit einer Vielzahl von Merkmalspunkten versehen. Die Merkmalspunkte sind so konfiguriert, dass sie eine eindeutige Identifizierung der Position jedes Merkmalspunktes in Bezug auf einen oder mehrere von allen anderen Merkmalspunkten, einen gemeinsamen Referenzpunkt und / oder ein Koordinatensystem ermöglichen.
In einigen Ausführungsformen können die Merkmalspunkte auf der Oberfläche der Flächenelemente 220 in einem regelmäßigen Muster angeordnet und konfiguriert werden, um ein Positionskodierungsschema wie beispielsweise einen eindeutigen Farbcode zu zeigen. Das Positionskodierungsschema ermöglicht es, die Position eines bestimmten Merkmalspunktes in Bezug auf alle anderen Merkmalspunkte auf der Oberfläche der Flächenelemente 220 eindeutig zu identifizieren, beispielsweise durch Berücksichtigung des gegebenen Merkmalspunktes oder einer Teilmenge von Merkmalspunkten in der Nähe des gegebenen Merkmalspunktes. Mit anderen Worten, jeder der Merkmalspunkte ist von einem bestimmten Farbschema oder einer bestimmten Matrix umgeben. Durch Aufzeichnen und Erkennung des spezifischen Farbschemas oder der Matrix können die relativen Positionen der Merkmalspunkte identifiziert werden. Die relative Position der Merkmalspunkte auf den Flächenelementen 220 kann auch durch Nummerierung, einen Strichcode, einen Formcode oder einen anderen Code kodiert werden, der geeignet ist, Informationen über die relative Position eines gegebene Merkmalspunktes in Bezug auf alle anderen Merkmalspunkte und/oder ein gemeinsames Koordinatensystem zu vermitteln, das den Flächenelementen 220 und der Leisten-Hülle 240 zugeordnet ist.
In Verbindung mit den Flächenelementen 220 kann ein 2D-Referenzmodell 260, wie beispielsweise ein 2D-CAD-Modell der Flächenelementen 220, erhalten werden. Das 2D-CAD-Modell 260 umfasst eine genaue Darstellung der Vielzahl von Merkmalspunkten der Flächenelemente 220. Mit anderen Worten, es besteht eine Eins-zu-Eins-Korrespondenz zwischen den Flächenelementen 220 und dem 2D-CAD-Modell 260 der Flächenelemente.
In einigen Ausführungsformen kann das 2D-CAD-Modell 260 erzeugt werden, bevor die Flächenelementen 220 gefertigt werden. Insbesondere können die Flächenelemente auf der Grundlage des 2D-CAD-Modells 260 gefertigt werden. So kann beispielsweise das 2D-CAD-Modell 260 als Fertigungsvorlage für die im Designprozess 200 verwendeten Flächenelemente 220 dienen.
Alternativ kann das 2D-CAD-Modell 260 auch nach der Fertigung der Flächenelemente erhalten werden, z.B. durch eine 2D-Scantechnik wie Flachbettscannen, Fotografieren usw.
In beiden Fällen spiegelt das 2D-CAD-Modell 260 der Flächenelementen 220 die Form und Größe des während des Designprozesses 200 verwendeten Referenzschuh-Leistens 230 wider und / oder beinhaltet die Vielzahl der Merkmalspunkte.
Um die Leisten-Hülle 240 zu bilden, können die Flächenelemente 220 miteinander verbunden werden. Die Leisten-Hülle 240 wird dann auf mindestens einem Abschnitt der Oberfläche eines Referenzschuh-Leistens 230 angeordnet. Die Flächenelemente 220 können entlang einiger ihrer Kanten mit herkömmlichen Verbindungstechniken wie Kleben, Schweißen, Nähen usw. verbunden werden. Alternativ kann es auch möglich sein, die Leisten-Hülle 240 aus einem einzigen Flächenelement 220 zu fertigen. In diesem Fall kann auf den Schritt des Verbindens der Flächenelemente 220 zur Leisten-Hülle 240 verzichtet werden.
Bei der Anordnung der Leisten-Hülle 240 auf der Oberfläche des Referenz-Schuh-Leisten 230 sind die Flächenelemente 220 nicht mehr in einer im Wesentlichen 2D-Konfiguration vorhanden, sondern werden in eine 3D-Konfiguration umgewandelt. Insbesondere das Bilden der Leisten-Hülle 240 aus den Flächenelemente 220 kann die ursprüngliche Form der Flächenelemente 220 verformen. Darüber hinaus kann die Anordnung der Leisten-Hülle 240 auf der Oberfläche des Referenz-Schuh-Leisten 230 zu Verformungen wie Streckung oder Scherverformung der Flächenelemente 220 führen.
Die Verformung der ursprünglichen Flächenelemente 220 kann mathematisch durch eine glatte und bijektive Transformationsfunktion f beschrieben werden, wobei f jeden Punkt x auf der Oberfläche der Flächenelemente 220 in der 2D-Konfiguration einen entsprechend transformierten Punkt x' auf der Oberfläche der Flächenelemente 220 in der 3D-Konfiguration eindeutig zuordnet. Dementsprechend kann das Bilden der Leisten-Hülle 240 und die Anordnung der Leisten-Hülle 240 auf der Oberfläche des Referenz-Schuh-Leisten 230 durch eine Funktion f beschrieben werden, die eine Oberfläche im 2D-Raum (d.h. die Flächenelemente 220) auf eine verformte Oberfläche im 3D-Raum abbildet (d.h. die Oberfläche der Leisten-Hülle 240, die auf dem Referenz-Schuh-Leisten 230 angeordnet ist).
Abhängig von Faktoren wie den Materialeigenschaften der Flächenelemente 220, dem Verformungsgrad und den verwendeten Fügetechniken kann es sehr schwierig sein, die Transformationsfunktion f analytisch oder sogar numerisch mit Computersimulationswerkzeugen zu bestimmen. Die vorliegende Erfindung bietet einfache und effiziente Ansätze zur Bestimmung der Transformationsfunktion f, die im Folgenden näher beschrieben werden.
Wie in 2a dargestellt, wird nach der Anordnung der Leisten-Hülle 240 auf der Oberfläche des Referenz-Schuh-Leisten 230 eine 3D-Scanvorrichtung 280 verwendet, um ein 3D-Referenzmodell 250 wie beispielsweise ein 3D-CAD-Modell der Leisten-Hülle 240 zu erzeugen, die in der 3D-Konfiguration angeordnet ist. Dies wird durch eine 3D-Scanvorrichtung 280 erreicht, die die Vielzahl von Merkmalspunkten auf der Oberfläche der Leisten-Hülle 240 identifiziert und jeden Positionscode ausliest, mit dem die Merkmalspunkte konfiguriert sein können. Die 3D-Scanvorrichtung 280 kann auf Photogrammmetrie, 3D-Laserscanning oder anderen geeigneten Techniken zur 3D-Rekonstruktion physikalischer Objekte basieren.
Wie vorstehend erwähnt, können die Flächenelemente 220, die die Leisten-Hülle 240 bilden, bei der Anordnung der Leisten-Hülle 240 auf der Oberfläche des Referenz-Schuh-Leisten 230 verformt werden. Dementsprechend werden die relativen Abstände und relative Winkel zwischen den Merkmalspunkten auf der Oberfläche der Leisten-Hülle 240 transformiert. So sind beispielsweise die Oberflächen der Flächenelemente 220, die die Leisten-Hülle 240 bilden, nicht mehr flach, sondern können deutliche Krümmung aufweisen.
Für den Fall, dass die Merkmalspunkte auf der Oberfläche der Leisten-Hülle 240 mit einem eindeutigen Positionscode konfiguriert sind, kann die 3D-Scanvorrichtung 280 allein oder in Kombination mit speziellen Softwarewerkzeugen die Position jedes Merkmalspunktes der Flächenelemente 220 in der 3D-Konfiguration (d.h. auf der Oberfläche des Referenz-Schuh-Leistens 230) mit der entsprechenden Position des jeweiligen Merkmalspunktes in der 2D-Konfiguration eindeutig identifizieren. Auf diese Weise kann die Transformationsfunktion f für eine beliebige Kombination aus Referenz-Schuh-Leisten 230 und Material zur Fertigung der Flächenelemente 220 bestimmt werden.
Wenn die Merkmalspunkte nicht mit einem eindeutigen Positionscode konfiguriert sind, kann die Identifizierung der Merkmalspunkte in der 3D-Konfiguration mit den Merkmalspunkten in der 2D-Konfiguration auch mit der regelmäßigen Anordnung oder dem Muster der Merkmalspunkte auf der Oberfläche der Flächenelemente 220 durchgeführt werden. Die Position eines einzelnen Merkmalspunktes kann zunächst als Referenzmerkmalspunkt identifiziert werden. Die Positionen von mindestens einer Teilmenge der verbleibenden Merkmalspunkte können dann in Bezug auf den Referenzmerkmalspunkt unter Verwendung der regelmäßigen Anordnung oder des Musters der Merkmalspunkte bestimmt werden.
In einigen Ausführungsformen können die 3D-Scanvorrichtung 280 und das darin durchgeführte Verfahren nur eine Teilmenge der Vielzahl von Merkmalspunkten auf der Oberfläche der Leisten-Hülle 240 identifizieren. In diesem Fall kann die Funktion f basierend auf der Teilmenge der identifizierten Merkmalspunkte mit herkömmlichen Interpolationsverfahren wie Linearinterpolation, Spline-Interpolation usw. bestimmt werden. Ähnliche Verfahren können auch verwendet werden, um sicher zu stellen, dass das 3D-CAD-Modell 250 des Schuhs in einem wesentlich kleineren Maßstab oder mit einer wesentlich höheren Auflösung als der Maßstab und die Auflösung, die sich aus den Abständen zwischen den Merkmalspunkten auf der Oberfläche der Leisten-Hülle 240 ergibt, geprüft oder modifiziert werden kann.
In einigen Ausführungsformen, insbesondere wenn die 3D-Scanvorrichtung nur eine Teilmenge von Merkmalspunkten identifizieren kann, können numerische Extrapolations- und / oder Interpolationstechniken es ermöglichen, zusätzliche Abschnitte zu den Flächenelementen 220 zu simulieren und weitere Merkmalspunkte hinzuzufügen, die von der 3D-Scanvorrichtung 280 nicht identifiziert wurden.
Durch Durchführen zumindest einiger der Schritte der oben diskutierten Ausführungsformen der Erfindung, d.h. das Identifizieren der Merkmalspunkte auf der Oberfläche der Leisten-Hülle 240 mit einem der oben genannten Verfahren, kann ein 3D-CAD-Modell 250 der Leisten-Hülle 240 erzeugt werden.
Die Leisten-Hülle 240 kann auch als Vorlage für ein Schuhoberteil in Bezug auf den gewählten Referenz-Schuh-Leisten 230 betrachtet werden. Das 3D-CAD-Modell 250 kann daher entsprechend als 3D-CAD-Modell für ein Schuhoberteil für einen gegebenen Referenz-Schuh-Leisten 230 betrachtet werden.
Mit dem vorliegenden 2D-CAD-Modell 260, dem 3D-CAD-Modell 250 und den Merkmalspunkten ist es dann möglich, eine genaue eins-zu-eins (mathematisch auch bijektive) Zuordnung 270 zwischen dem 2D-CAD-Modell 260 der Flächenelemente 220 und der Oberfläche des 3D-CAD-Modells 250 der Leisten-Hülle 240 für einen gegebenen Referenz-Schuh-Leisten 230 für bestimmte Materialeigenschaften, die die Flächenelemente 220 aufweisen, zu erstellen.
Die bijektive Zuordnung 270 ermöglicht es dem Schuhdesigner oder einer anderen am Produktdesign oder Produktentwicklungsprozess beteiligten Person, mit dem 2D-CAD-Modell 260, dem 3D-CAD-Modell 250 oder beidem zu arbeiten. Mit der verfügbaren bijektiven Zuordnung 270 können dann alle Änderungen an einem der CAD-Modelle 250 und 260 von 2D nach 3D und umgekehrt transformiert und visualisiert werden, ohne zusätzlichen Aufwand für den Designer. So kann der Designer beispielsweise bestimmte Designelemente (z.B. Logos, Streifen, Löcher, Buchstaben usw.) an das 2D-CAD-Modell anbringen und diese Designelemente werden auf dem 3D-CAD-Modell 250 visualisiert und umgekehrt, vorzugsweise in sehr kurzer Zeit oder sofort.
2b veranschaulicht detaillierter, wie die in 2a beschriebene Ausführungsform eine genaue Zuordnung 270 zwischen dem 2D-CAD-Modell 260 der Flächenelemente 220 und der rekonstruierten Leisten-Hülle 240, die von der Scanvorrichtung 280 gescannt wurde, herstellt.
Die 3D-Scanvorrichtung 280 ermöglicht es, Merkmalspunkte 225, die auf der Oberfläche der Flächenelemente 220 angeordnet sind, mit den entsprechenden Merkmalspunkten 245 auf der Oberfläche der rekonstruierten Leisten-Hülle 240 zu identifizieren. Darüber hinaus ist die Rekonstruktion der Leisten-Hülle 240, die durch die 3D-Scanvorrichtung 280 erzeugt wurde, maßstabsgetreu. Da auch das 2D-CAD-Modell 260 der Flächenelemente 220 maßstabsgetreu ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung, eine bijektive und maßstabsgetreue Transformationsfunktion f vom dem 2D-CAD-Modell 260 zu der 3D Leistenhülle 240 und damit zu dem 3D-CAD-Modell 250 der Leisten-Hülle 240 zu fertigen. Die Funktion f wird mathematisch als eine glatte und bijektive Funktion von einer Teilmenge des 2D-Raums (d.h. R²) zu einer Teilmenge (d.h. einer gekrümmten 2D Untermannigfaltigkeit) des 3D-Raums (d.h. R³) betrachtet.
In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die bijektive Funktion f alternativ durch numerische Verfahren bestimmt werden. So kann beispielsweise die Anordnung der Flächenelemente 220 auf dem Referenz-Schuh-Leisten 230 mit dem 2D-CAD-Modell 260 der Flächenelemente 220 durchgeführt werden. Dies kann durch Verfahren wie die FEM-Simulation oder jedes andere numerische Werkzeug wie VStitcher, clo3D, optitex oder ähnliches erreicht werden, das geeignet ist, die Montage und die Verformung der Flächenelemente 220 zu simulieren, wenn diese auf einem virtuellen Referenz-Schuh-Leisten 230 angeordnet werden. Auf diese Weise kann ein entsprechendes 3D-CAD-Modell 250 des Schuhoberteils erhalten werden und die Fertigung der Flächenelemente 220 und eines physikalischen Referenzschuh-Leistens 230 kann in diesem Fall optional sein.
Weiterhin kann das 2D-CAD-Modell 260 Materialcharakteristiken und -eigenschaften der Flächenelemente 220 umfassen, die für die Simulation der Verformung und / oder Verbindung der Flächenelemente 220 relevant sind, z.B. Dichte, E-Modul, Dehnung, Biegefestigkeit, Reibung, etc. So kann beispielsweise das 2D-CAD-Modell 260 der Flächenelemente 220 einen Dickenparameter umfassen, der die Dicke der Flächenelemente 220 darstellt und als Steuerungsparameter bei der Durchführung von Simulationen verwendet werden kann. So kann es beispielsweise als unzulässig angesehen werden, die Dicke der Flächenelemente 220 lokal zu ändern, während die Verformung der Flächenelemente 220 auf der Grundlage des 2D-CAD-Modells 260 simuliert wird.
In einigen Ausführungsformen können die Flächenelemente 220 auch als echtes 3D-CAD-Modell ausgeführt werden. In diesem Fall kann es möglich sein, die lokale Änderung der Dicke der Flächenelemente 220 durch Verformungen der Flächenelemente 220 basierend auf dem 2D-CAD-Modell 260 zu simulieren.
3 veranschaulicht einen fertigungstechnischen Prozess für einen Schuhprototypen 390, der einen Schuhoberteil-Prototypen 380 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Der fertigungstechnische Prozess kann Teil eines Produktentwicklungsprozesses für den Schuhprototypen 390 sein. Darüber hinaus kann der fertigungstechnische Prozess mit dem Designprozess 200 kombiniert werden, wie in den 2a und 2b dargestellt, um einen vollständigen und reibungslosen Design-to-Manufacture Produktentwicklungsprozess für den Schuhprototyp 390 zu ermöglichen.
Unter der Voraussetzung, dass der Prototyp 380 des Schuhoberteils auf dem gegebenen Referenz-Schuh-Leisten 230 und dem entsprechenden Designkonzept 210 (dargestellt in 2a) basiert und darauf verweist, besteht Bedarf an einer entsprechenden Fertigungsvorlage 360, um den Schuhoberteils-Prototyp 380 des für den Schuhs-Prototyp 390 zu fertigen. Diese Fertigungsvorlage 360 muss mindestens die Materialien und deren Eigenschaften enthalten und reflektieren, die zur Fertigung des Schuhoberteil-Prototyps 380 verwendet werden könnten.
Mit dieser Fertigungsvorlage 360 werden zunächst eine Vielzahl von Fertigungs-Flächenelemente 370 gefertigt, gefolgt vom Zusammenbauen dieser Flächenelemente 370 zu einem Schuhoberteil-Prototyp 380, aus dem dann der Schuhprototyp 390 gefertigt wird. Die Fertigungsvorlage 360 für das Schuhoberteil 380 muss Informationen wie Materialeigenschaften, Anforderungen an Fertigungsverfahren oder -prozesse, Randbedingungen oder Einschränkungen von Fertigungswerkzeugen oder - maschinen usw. enthalten, um die gewünschten Fertigungs-Flächenelemente 370 zu fertigen und ein reibungsloses und einfaches Zusammenbauen zu ermöglichen, um den Schuhoberteils-Prototyps 380 zu fertigen.
Entsprechend den Flächenelemente 220 und dem 2D-CAD-Modell 260 der im Designprozess verwendeten Flächenelemente sind die Fertigungsvorlage 360 und die Fertigungs-Flächenelemente 370 entscheidend für den Produktentwicklungsprozess, um das Designkonzept 210 in das Produkt, d.h. den Schuhoberteil-Prototyp 380 zu übertragen. So können beispielsweise Form und Größe der Fertigungs-Flächenelemente 370 aufgrund von Fertigungseinschränkungen nicht identisch mit der Form und Größe der Design-Flächenelemente 220 sein. Außerdem können die Designelemente auf den Flächenelementen 370 und ihre Positionen in Bezug auf die gesamten Flächenelementen 370 unterschiedlich sein und sich im Vergleich zu den Designelementen und Positionen auf dem 2D-CAD-Modell 260 unterscheiden.
Üblicherweise wird die Fertigungsvorlage 360 von einem spezialisierten Fertigungsingenieur auf der Grundlage von Informationen erzeugt, die vom Produktdesigner mit Hilfe von Informationen wie dem 2D-CAD-Modell 260 und / oder dem 3D-CAD-Modell 250 bereitgestellt werden, wobei die Vorlage 360 normalerweise ein beträchtliches Maß an Fertigungswissen beinhaltet und Iterationsversuche, Materialanpassungsprozesse usw. beinhalten kann. Dieser konventionelle Try-and-Error-Prozess ist kosten- und zeitaufwendig, und die erhaltenen Fertigungs-Flächenelemente 370 und der Schuhoberteil-Prototyp 380 könnten das ursprüngliche Designkonzept 210 normalerweise nicht genau wiedergeben.
Daher bietet die vorliegende Erfindung eine eins-zu-eins -Zuordnung zwischen der Fertigungsvorlage 360 und dem 2D-CAD-Modell 260 der Flächenelemente 220, so dass das Designkonzept über diese eins-zu-eins Zuordnung präzise auf den Produktprototypen übertragen werden kann.
4 veranschaulicht, wie eine Eins-zu-Eins-Zuordnung 480 zwischen dem 2D-CAD-Modell 260 der Flächenelemente 220 und der Fertigungsvorlage 360 für die Fertigungs- Flächenelemente 370 erhalten werden kann.
Insbesondere kann eine Transformationsfunktion g numerisch so bestimmt werden, dass g (bijektiv) das 2D-CAD-Modell 260 auf die Fertigungsvorlage 360 abbildet. So kann beispielsweise die Funktion g durch einen numerischen Verformungsalgorithmus erhalten werden, der ein FEM-Werkzeug, die Verformung eines Polygonnetzes oder andere in der Technik bekannte numerische Verfahren involvieren kann, die es ermöglichen, virtuelle 2D-Objekte ineinander zu transformieren.
So kann beispielsweise die eins-zu-eins Zuordnung 480 über ein Simulationstool wie V-Stitcher, clo3D, optitex, usw. und jedes geeigneten FEM-Simulationswerkzeuge, die in der Technik bekannt sind, gewonnen werden.
5 veranschaulicht die Beziehungen zwischen dem 3D-CAD-Modell 250, dem 2D-CAD-Modell 260 der Flächenelemente 220, die für das Designkonzept verwendeten werden, und der Fertigungsvorlage 360 zur Fertigung der Fertigungs- Flächenelemente 370 und des Schuhoberteil-Prototypen 380.
Das in 2a dargestellte Verfahren ermöglicht es, die eins-zu-eins Zuordnung 270 (d.h. die bijektive Transformationsfunktion f) zu erhalten, die es ermöglicht, jede Änderung am 3D-CAD-Modell 250 in das 2D-CAD-Modell 260 und umgekehrt zu übertragen.
Ebenso ermöglicht die Eins-zu-Eins-Zuordnung 480 (d.h. die Transformationsfunktion g), die beispielsweise durch ein numerisches Transformationsverfahren (siehe 4) erhalten wurde, jede Änderung an der Fertigungsvorlage 360 in das 2D-CAD-Modell 260 und umgekehrt zu übertragen.
Durch die Kombination der Zuordnung 270 (d.h. Funktion f) mit der Zuordnung 480 (d.h. Funktion g) ermöglicht die vorliegende Erfindung die Übertragung von Änderungen am 3D-CAD-Modell 250 (verwendet im Designprozess) direkt in die Fertigungsvorlage 360 (verwendet im Produktentwicklungsprozess) und umgekehrt.
Wie bereits erwähnt, kann es schwierig sein, direkt eine eins-zu-eins Zuordnung (d.h. eine Funktion h) zu bestimmen, die das 3D-CAD-Modell 250 auf die Fertigungsvorlage 360 abbildet, insbesondere aufgrund verschiedener Fertigungsanforderungen, die von der Fertigungsvorlage 360 erfüllt werden müssen. Die vorliegende Erfindung und das bereitgestellte Verfahren ermöglichen es somit, die gewünschte eins-zu-eins Zuordnung 590 (d.h. die Funktion h) zu erhalten, indem die Umkehrfunktion der Funktion f (benannt als f^-1) mit der Funktion g kombiniert wird.
Die kombinierte Zuordnung 590 (d.h. die Funktion h) ermöglicht es, jeden Merkmalspunkt auf der Oberfläche des 3D-CAD-Modells 250 der Leisten-Hülle eindeutig auf jeden Merkmalspunkt auf der Oberfläche der Fertigungsvorlage 360 abzubilden, die zur Fertigung des Schuhoberteil-Prototypen 380 und des Schuhprototypen 390 verwendet wird. So können Änderungen am 3D-CAD-Modell 250 direkt in die Fertigungsvorlage 360 übernommen werden und umgekehrt.
Auf diese Weise können alle Änderungen eines Designkonzeptes, entweder aufgrund von Fertigungsanforderungen oder aufgrund aktualisierter Designentscheidungen, sowohl auf der Designebene (d.h. durch die Designeinheit) als auch auf der Fertigungsebene (d.h. durch die Fertigungseinheit) gleichzeitig umgesetzt und visualisiert werden.
6 veranschaulicht einen verbesserten Produktentwicklungsprozess, der durch die vorliegende Erfindung ermöglicht wird. Die vorliegende Erfindung stellt eine Eins-zu-Eins-Zuordnung 270 zwischen einem 3D-CAD-Modell 250 einer Leisten-Hülle in einer 3D-Konfiguration (maßstabsgetreu) und einem 2D-CAD-Modell 260 der Flächenelemente 220 der Leisten-Hülle in einer 2D-Konfiguration sowie eine Eins-zu-Eins-Zuordnung 480 zwischen dem 2D-CAD-Modell 260 und einer Fertigungsvorlage 360 für die Fertigung von Flächenelemente 370 dar, die bei der Fertigung des Schuhoberteil-Prototypen 380 und des Schuhprototypen 390 verwendet werden.
Basierend auf diesen beiden Zuordnungen 270, 480 können Designänderungen einfach zwischen einer Produktdesigneinheit und einer Fertigungseinheit hin und her übertragen werden 600, ohne dass ein spezialisierter Fertigungsingenieur hinzugezogen werden muss, um jede Designänderung auf der Ebene der 2D-CAD-Fertigungsvorlage 360 umzusetzen. Dementsprechend können Produktdesign und Fertigungstechnik über Software iteriert werden 600, ohne dass zwischengeschaltete physikalische Prototypen gefertigt werden müssen. Mit anderen Worten, Rückmeldung zwischen der Fertigungseinheit und der Designeinheit basiert nicht mehr ausschließlich auf der Inspektion von physischen Prototypen 380, sondern kann auch über CAD-Software erfolgen. Der tatsächlich gefertigte Schuhoberteil-Prototyp 380 kann dann die kombinierten Anforderungen der Designeinheit und der Fertigungseinheit direkt erfüllen und widerspiegeln.
Darüber hinaus kann das für das Produktdesign verwendete 3D-CAD-Modell 250 die relevanten Materialeigenschaften und Fertigungsanforderungen, die von der Fertigungseinheit bei der Erstellung der Fertigungsvorlage 360 berücksichtigt wurden, die für die Fertigung des Schuhoberteil-Prototypen 380 verwendet werden, genau verkörpern.
7 veranschaulicht einen alternativen oder ergänzenden Ansatz zu den oben genannten Methoden der vorliegenden Erfindung. Neben der Eins-zu-Eins-Zuordnung 590 zwischen dem 3D-CAD-Modell 250 und der Fertigungsvorlage 360 ist es auch möglich, eine Eins-zu-Eins-Zuordnung 790 zwischen dem 3D-CAD-Modell 250 und einem 3D-CAD-Modell 750 des eigentlichen Schuhoberteil-Prototypen 380 zu erhalten.
Das 3D-CAD-Modell 750 des Schuhoberteil-Prototypen 380 und / oder des Schuhprototypen 390 kann mit einer 3D-Scanvorrichtung 780 erhalten werden, die in der Fertigungseinheit betrieben wird. So kann beispielsweise die 3D-Scanvorrichtung 780 vom gleichen Typ sein wie die vorstehend beschriebene 3D-Scanvorrichtung 280. Darüber hinaus kann das 3D-CAD-Modell 750 des Schuhoberteil-Prototypen 380 die Auswirkungen der Anordnung des Schuhoberteil-Prototypen 380 auf dem gleichen Referenzschuh-Leisten 230, wie er von der Designeinheit verwendet wird, verkörpern.
Die Zuordnung 790 (d.h. die Transformationsfunktion j, wie in 7 dargestellt) kann durch ähnliche Verfahren wie vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben bestimmt werden, z.B. durch einen FEM-basierten Verformungsalgorithmus.
Auf diese Weise können sowohl die Verformung (z.B. Streckung, Scherung, Fügeeffekte, etc.) der während des Designprozesses verwendeten Design-Flächenelemente 220 als auch die Verformung der zum Zusammenbauen des Schuhoberteil-Prototypen 380 verwendeten Fertigungs-Flächenelemente 370 in den in 6 und vorstehen dargestellten verbesserten Produktentwicklungsprozess mit einbezogen werden.
Diese Ausführungsform kann besonders relevant sein für Situationen, in denen die Materialeigenschaften der Design-Flächenelemente 220 und die Materialeigenschaften der Fertigungs-Flächenelemente 370 deutlich unterschiedlich und schwer zu simulieren sind. Weiterhin wird die Anpassung eines bestehenden Schuhdesigns an verschiedene Fertigungsmaterialien und / oder Prozesse vereinfacht.

Claims

Verfahren zum Entwerfen eines Kleidungsstücks (380), insbesondere eines Schuhoberteils, umfassend: a. Bereitstellen mindestens eines ersten Flächenelements (220) mit einer Vielzahl von Merkmalspunkten (225, 245) in einer im Wesentlichen zweidimensionalen Konfiguration; b. Anordnen des mindestens einen ersten Flächenelements (220) auf einem ersten Referenzkörper (230) in einer dreidimensionalen Konfiguration (240), die das zu entwerfende Kleidungsstück (380) darstellt; c. Erzeugen einer ersten Zuordnung (270) zwischen der zweidimensionalen Konfiguration des mindestens einen ersten Flächenelements (220) und der dreidimensionalen Konfiguration des mindestens einen ersten Flächenelements (220) unter Verwendung der Vielzahl von Merkmalspunkten (225, 245); d. Entwerfen des Kleidungsstücks (380) unter Verwendung der ersten Zuordnung (270).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anordnen des mindestens einen ersten Flächenelements (220) auf dem ersten Referenzkörper (230) das Verformen mindestens eines Teils des mindestens einen ersten Flächenelements (220) und/oder das Verbinden eines ersten Abschnitts und eines zweiten Abschnitts des mindestens einen ersten Flächenelements (220) entlang einer gemeinsamen Kante umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schritte a. und b. Fertigen und physikalische Manipulieren des mindestens einen ersten Flächenelements (220) beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Erzeugen der ersten Zuordnung (270) eine dreidimensionale Scan-Technik (280) beinhaltet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: Erzeugen eines ersten dreidimensionalen Referenzmodells (250) des Kleidungsstücks (380) basierend auf des mindestens einen ersten Flächenelements (220) in der dreidimensionalen Konfiguration (240) und / oder Erzeugen eines zweidimensionalen Referenzmodells (260) des mindestens einen ersten Flächenelements (220) in der zweidimensionalen Konfiguration.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Merkmalspunkten (225, 245) konfiguriert ist, um eine eindeutige Identifizierung der Position jedes Merkmalspunktes (225, 245) zu ermöglichen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: Erzeugen einer Produktionsvorlage (360) für das Kleidungsstück (380), wobei die Produktionsvorlage (360) Herstellungsanforderungen für das Kleidungsstück (380) erfüllt.
Verfahren nach Anspruch 7 in Kombination mit Anspruch 5, ferner umfassend: Erzeugen einer zweiten Zuordnung (480) zwischen der Produktionsvorlage (360) und dem zweidimensionalen Referenzmodell (260) des mindestens einen ersten Flächenelements (220).
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: Erzeugen einer dritten Zuordnung (590) zwischen dem dreidimensionalen Referenzmodell (250) und der Produktionsvorlage (360), wobei die dritte Zuordnung (590) auf der ersten Zuordnung (270) und der zweiten Zuordnung (480) basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7-9, ferner umfassend: Fertigen mindestens eines zweiten Flächenelements (370) basierend auf der Produktionsvorlage (360) in einer im Wesentlichen zweidimensionalen Konfiguration.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: Anordnen des mindestens einen zweiten Flächenelements (370) auf einem zweiten Referenzkörper mit im Wesentlichen der gleichen Form wie der erste Referenzkörper in einer dreidimensionalen Konfiguration und Erzeugen eines zweiten dreidimensionalen Referenzmodells (750) des Kleidungsstücks (380) basierend auf des mindestens einen zweiten Flächenelements (370) in der dreidimensionalen Konfiguration.
Verfahren nach Anspruch 11 in Kombination mit Anspruch 5, ferner umfassend: Erzeugen einer vierten Zuordnung (790) zwischen dem ersten dreidimensionalen Referenzmodell (250) und dem zweiten dreidimensionalen Referenzmodell (750).
Verfahren nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 10-12, wobei das mindestens eine erste Flächenelement (220) ein erstes Material und das mindestens eine zweite Flächenelement (370) ein zweites Material umfasst, wobei sich das erste Material vom zweiten Material unterscheidet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere der ersten (270), zweiten (480), dritten (590) und vierten Zuordnungen (750) im Wesentlichen bijektiv und / oder im Wesentlichen maßstabsgetreu ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eines oder mehrere von, dem zweidimensionalen Referenzmodell (260), dem ersten dreidimensionalen Referenzmodell (250), dem zweiten dreidimensionalen Referenzmodell (750) und der Produktionsvorlage (360) ein editierbares computergestütztes Konstruktionsmodell ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: iteratives Entwerfen (600) des Kleidungsstücks (380) unter Verwendung eines oder mehrerer der ersten (270), zweiten (480), dritten (590) und vierten Zuordnungen (790).
Verfahren zum integrierten Entwerfen und Fertigen eines Kleidungsstücks (380), umfassend: das Verfahren nach Anspruch 16; Fertigen mindestens eines zweiten Flächenelements (370) basierend auf der zweidimensionalen Fertigungsvorlage (360); und Zusammenbauen des Kleidungsstücks (380) unter Verwendung des mindestens einen zweiten Flächenelements (370).
Datenverarbeitungsvorrichtung oder -system, umfassend Verarbeitungsmittel und Speicher, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung oder -system konfiguriert ist, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-17 zu implementieren.
Computerprogramm, umfassend Anweisungen, die, wenn sie von einer Datenverarbeitungsvorrichtung oder -system ausgeführt werden, bewirken, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung oder -system das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-17 implementiert.