WO2022136031A1 - Shoe - Google Patents

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Publication number
WO2022136031A1
WO2022136031A1 PCT/EP2021/085762 EP2021085762W WO2022136031A1 WO 2022136031 A1 WO2022136031 A1 WO 2022136031A1 EP 2021085762 W EP2021085762 W EP 2021085762W WO 2022136031 A1 WO2022136031 A1 WO 2022136031A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sole
shoe
printing
area
structures
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/085762
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Cornelius Schmitt
Peter Graeff
Original Assignee
Zellerfeld R&D GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zellerfeld R&D GmbH filed Critical Zellerfeld R&D GmbH
Publication of WO2022136031A1 publication Critical patent/WO2022136031A1/en

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A43FOOTWEAR
    • A43BCHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B23/00Uppers; Boot legs; Stiffeners; Other single parts of footwear
    • A43B23/02Uppers; Boot legs
    • A43B23/04Uppers made of one piece; Uppers with inserted gussets
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A43FOOTWEAR
    • A43BCHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B9/00Footwear characterised by the assembling of the individual parts
    • A43B9/16Footwear with soles moulded on to uppers or welded on to uppers without adhesive
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A43FOOTWEAR
    • A43DMACHINES, TOOLS, EQUIPMENT OR METHODS FOR MANUFACTURING OR REPAIRING FOOTWEAR
    • A43D2200/00Machines or methods characterised by special features
    • A43D2200/60Computer aided manufacture of footwear, e.g. CAD or CAM

Definitions

  • the invention relates to a shoe consisting of at least one upper and at least one sole, the upper and sole being produced in one piece from at least one thermoplastic material by 3D printing.
  • a shoe generally includes an upper and an associated sole.
  • the sole typically includes an insole, a midsole, and an outsole.
  • the midsole is usually used for cushioning, while the outsole is essentially an abrasion-resistant layer.
  • the soles are designed in a way to provide high stability on the one hand and to absorb an impact load when the foot hits the ground on the other hand.
  • the sole often consists of so-called ethylene vinyl acetate foam (short: EVA foam), which can have different degrees of hardness.
  • the upper is essential to the fit, comfort and level of support of the foot. Different parts of the foot need different levels of support or cushioning. For maximum comfort, the properties of an upper must be locally adjusted to properly support and cushion the wearer's foot. However, this poses a manufacturing challenge because manufacturing an upper with multiple different functional areas is complex. In particular, when using traditional manufacturing techniques such as weaving, individual sheets of material with different properties, e.g. in relation to elasticity, must be used for different parts of the upper.
  • the upper part is often made of a mesh fabric, particularly in the case of sports and leisure shoes. "Mesh" stands for a linked structure of fibers. It is therefore a kind of lattice, which is created from interconnected threads.
  • the yarn is either knitted or woven to create the holes characteristic of mesh fabric.
  • the fabric can be made from a variety of materials - In known shoes, the upper part is glued to the sole. This leads to some disadvantages. For example, the durability of the connection between the upper and sole is not guaranteed. The effect of the adhesive used can decrease due to aging processes, so that the upper part detaches from the sole. The load-bearing capacity of the glued connection is also limited.
  • 3D printing three-dimensional parts are usually built up in layers from one or more materials.
  • materials for example, plastics, resins, ceramics and/or metals are used as materials.
  • the rapid prototyping method or stereolithography method (SLA for short) is known.
  • the workpiece is in a liquid bath made of photopolymer.
  • This is a polymer that changes its properties when exposed to light in the UV-VIS region of the electromagnetic spectrum.
  • the workpiece is gradually lowered deeper into the liquid bath.
  • a laser scans the base fabric at each step to create the desired shape.
  • Another 3D printing process is selective laser sintering (SLS for short).
  • SLS selective laser sintering
  • plastic powder is melted using heat and a laser.
  • the laser beam fuses the individual particles hit.
  • the workpiece is then lowered by one layer and refilled with powder. This process is repeated until the complete object is printed.
  • Another 3D printing process is known as the so-called fused deposition modeling (FDM) or fused filament fabrication (FFF). a molten material. Thermoplastics are usually used here.
  • printing material is applied to a printing plate via at least one printer nozzle of a 3D printing device, e.g. in the form of a so-called 3D printer
  • the printing material emerging from the printing nozzle is built up layer by layer by a sequence of traversing paths within a plane, with the aid of a computer, to build up the respective three-dimensional component.
  • 3D printing devices are known from practice, which are provided in particular for the layered application of printing material for the production of three-dimensional components and which can be operated with different plastics.
  • the printing material to be used is often varied as a test until a prototype of the component to be printed with the required material and component properties is available.
  • the upper and sole are usually printed separately from one another because, as explained above, different requirements are placed on the upper than on the sole.
  • the upper part is then glued to the sole in a known manner, which entails the disadvantages mentioned above.
  • shoes are also known that are produced entirely using the 3D printing process, in which case both the sole and the upper part are printed in one operation. This eliminates the disadvantages caused by gluing the sole to the upper.
  • these shoes are uniform in their structure.
  • the sole has the same properties as the upper, although both parts should meet completely different requirements.
  • the shoes made in this way are therefore in principle only suitable for use as slippers or bathing shoes; they are unsuitable for use in particular as sports shoes.
  • the invention is based on the object of creating a shoe that is produced using the 3D printing process and at the same time meets the different requirements for the upper and sole. According to the invention, this object is achieved with the features of claim 1.
  • a shoe is created that is manufactured using the 3D printing process and at the same time meets the different requirements for the upper and sole.
  • At least one structure is advantageously surrounded by an outer shell.
  • the attachment of an outer shell offers the possibility of changing the properties of the respective structure or closing the structure. For example, by attaching the outer shell in the area of the structures forming the sole, there is the possibility of protecting them against the ingress of water. In this way, even with an open-pored structure, water or dirt can be prevented from being deposited in the structure.
  • FIG. 1 shows the section in the area of entry through a 3D-printed shoe according to the prior art
  • FIG. 2 shows the section in the area of entry through a shoe produced by 3D printing according to the invention
  • FIG. 3 shows the section in the area of entry through a shoe produced by 3D printing according to the invention in a different embodiment
  • FIG. 4 shows the schematic representation of two interlocking structures
  • FIG. 5 shows the section in the area of entry through a shoe produced by 3D printing according to the invention in a further embodiment
  • FIG. 6 shows the section in the area of entry through a shoe produced by 3D printing according to the invention in an additional embodiment
  • FIG. 7 shows the section through the sole in the area of entry through a shoe according to the invention produced by 3D printing
  • FIG. 8 shows the section in the area of the metatarsus through a 3D-printed shoe according to the invention in a modified embodiment
  • FIG. 9 shows an exemplary selection of structures in the form of six different geometries.
  • the shoe according to the present invention comprises an upper, also called an upper, and a sole, also called a bottom.
  • upper means the area of the shoe that surrounds the foot from the side facing away from the ground—that is, from above.
  • Sole in the context of the present invention means the area of the shoe on which the foot essentially rests and which, when used as intended, is in contact with its underside with the ground.
  • the sole can have a multi-layer structure and can include an insole, a midsole and an outsole, among other things.
  • the sole can also enclose the foot at least in sections, as is shown in FIGS. 3 and 6, among other things. The enclosing in sections can be both along the longitudinal sides of the foot as well as in the area of the toes and heel.
  • the upper and sole are made in one piece using 3D printing.
  • the upper and the sole are produced in a continuous printing process, using the “Fused Deposition Modeling” (so-called FDM printing) or the “Fused Filament Fabrication” (so-called FFF printing) process.
  • FDM printing “Fused Deposition Modeling”
  • FFF printing “Fused Filament Fabrication”
  • a thermoplastic material in the form of rolls or rods is melted in the extruder. It is also possible to feed the thermoplastic in the form of granules to the extruder or to the liquid melt.
  • the molten plastic is forced out of one or more nozzles and transferred to a print bed.
  • the 3D printer shapes the liquid material layer by layer according to the structure defined in the 3D files by following predetermined paths, resulting in the desired shape.
  • the plastic used in this procedure can be a thermoplastic elastomer (TPE), a thermoplastic polyurethane (TPU), a polyamide (PA), for
  • the sections through the 3D printed shoes shown in the figures show designs that are produced using vertical printing.
  • vertical means that when the shoe is pressed, the shoe is built up from the heel cap, which surrounds the heel when the shoe is worn, towards the front cap, which surrounds the toes, or vice versa.
  • the invention is not limited to this type of printing. Rather, there is also the possibility of printing the shoe horizontally, in which the shoe is built up starting with the sole.
  • both the upper part and the sole have different structures. Structures mean discrete partial areas within the entire shoe that can be distinguished from one another in terms of their pressure parameters and properties. The differences can exist in the material, the density of the print, the geometry, but also in the color used.
  • the shoe can be made up of any number of different structures exist. Examples of different geometries are shown in FIG.
  • FIG. 1 a shoe produced by 3D printing according to the prior art is shown.
  • This shoe is recognizable as being made in one piece. It has only a single structure within the meaning of the present invention. Consequently, the properties are the same in all areas of the shoe, which is why there are no special properties in the area of the sole or in the area of the upper.
  • the shoe can therefore have special cushioning properties which are conducive to comfort when walking or running; but such properties are only of secondary importance for the upper part. Rather, good breathability is desirable in this area, for example.
  • the shoe known from the prior art cannot guarantee this.
  • the shoe according to the invention is different.
  • the use and arrangement of different structures on the shoe according to the invention in relation to the shoe known from the prior art can be explained on the basis of the exemplary schematic representation according to FIG.
  • the shoe has three different structures 1 , 2 , 3 as can be seen. On its shaft edge, which surrounds the entry, it has a first structure 1, which is followed by structure 2, which in this schematic exemplary embodiment forms the material of the upper part of the shoe.
  • the structure 3 connects to the structure 2, which forms the sole of the shoe.
  • the different hatching of the structures is intended to clarify the different properties of the three structures.
  • the structures 1, 2, 3 can differ in particular in terms of their density and their material.
  • the structure 3 can have very good damping properties in order to achieve a high level of comfort when stepping on the ground.
  • the structure 2, on the other hand can be particularly kind to the skin, so that there are no negative influences in the event of direct skin contact.
  • the structure 2 can be designed to be particularly breathable.
  • the structure 1 can form a kind of padding to avoid pressure points
  • the structure 1 can have a higher density than the structure 2 of the upper part in order to provide the required support and protection against tearing.
  • the structure 1 is pressed as a reinforcement into the structure 2 of the upper part in the area of the upper edge. This achieves a uniform structure in the area in contact with the foot and on the outside of the upper.
  • the imprinted structure 1 is used for reinforcement to protect against tearing, but in contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 2, it is not visible from the outside.
  • the shoe according to the invention is also characterized by a particularly good connection between the different structures. This is achieved in that the various structures interlock at their contact points, as can be seen from FIG. 4 and is illustrated by way of example in structure 2 of the upper and structure 3 of the sole.
  • the various mutually adjacent structures overlap at their connection or contact points. This is achieved by printing the structures "into each other" per layer. In the transition area of the structures, they connect by weaving them together. This is possible to mix different materials (e.g. hard material for the heel and soft upper material (Flexible and mesh) to connect, as well as to connect different colored material securely.
  • the shoe also consists of the structures 2 and 3 for the upper part and the sole.
  • the entire area adjacent to the foot is printed in the same structure 2 . Consequently, the area of the insole is also formed by the structure 2 and--not shown in the drawing--engages with the structure 3 of the sole in order to achieve the good connection described above. Due to the complete enclosure, the foot comes in contact with the same structure in the entire area in contact with the foot, resulting in a comfortable fit.
  • the different characteristics that exist with normal shoes This avoids embossing and properties in individual areas, eg injected soles and textile or leather uppers. At the same time, the edges present in the usual shoe construction, where the different structures meet, are avoided.
  • the area of the insole is also formed by the structure 2 .
  • the shoe in this embodiment has different structures 3, 4 in the area of the sole; the structure in the sole varies accordingly.
  • Structure 2 of the upper is usually softer than structure 3 of the sole.
  • modern shoes, in particular for sport and leisure have soles which exceed the height of the area where the foot strikes. Consequently, the sole protrudes beyond the area of the insole of the shoe, particularly on the long sides of the shoe, as can be seen in FIG. 6, among other things.
  • such a configuration has led to severe restrictions in the movement of the foot due to the firmer structure of the sole. To eliminate this disadvantage, in the exemplary embodiment according to FIG.
  • the sole in the area above the area where the foot steps on is formed by the less dense and therefore softer structure 4.
  • the foot has freedom of movement that is not restricted by the sole, although the design of the sole protrudes beyond the area where the foot strikes.
  • the structure 4 denser than the structure 3, for example if increased stability is desired in this area of the shoe in order to give the foot more support.
  • the structure of the sole is made from two materials in each case. This makes it possible to influence the properties of the shoe.
  • a joint reinforcement in the form of a structure 5 is pressed into the sole.
  • the joint reinforcement prevents the foot, especially the longitudinal arch of the foot, from sinking in the shoe and losing support. For this reason, it is often desirable to build such joint reinforcements ("shanks") into the shoe. This is usually done in classic shoe manufacturing by integrating metal strips that are usually used in the midsole.
  • the joint reinforcement can be easily integrated.
  • the joint reinforcement can have the shape of a small plate.
  • the strength and stiffness of the material can be adjusted, and the weight can be distributed over a larger area.
  • the joint reinforcement can be adapted to the shape of the foot, which also increases the wearing comfort.
  • the outsole is printed on its side facing the ground with a structure 6 made of a denser structure than the remaining part of the sole; optionally, it can also be a harder material.
  • the sole is thus better protected against abrasion.
  • the outsole is therefore much more durable.
  • the structures are partially surrounded by an outer shell 7 .
  • a selected area of the structures forming the shoe can be closed with the outer shell 7 .
  • the outer shell 7 can also be multi-layered, as is the case, for example, in the area of the structures 3 and 4 forming the sole in the exemplary embodiment according to FIG.
  • the outer shell 7 can vary in thickness depending on the application. It can also only partially surround the respective structure.
  • the outer shell 7 can also surround a structure in the inner region of the shoe, as is shown, for example, in FIGS. 3 and 4 in the structure 3 forming the sole.
  • the structure 2 can also be surrounded by an outer shell. As a rule, this will only rarely be the case, since this restricts air permeability, which is undesirable in large parts of the structures forming the upper.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Footwear And Its Accessory, Manufacturing Method And Apparatuses (AREA)

Abstract

The invention relates to a shoe consisting of at least one upper and at least one sole, the upper and the sole being made as a single piece from at least one thermoplastic material in a 3D printing process. The upper and the sole have different structures.

Description

Schuh shoe
Die Erfindung betrifft einen Schuh, bestehend aus mindestens einem Oberteil und mindestens einer Sohle, wobei Oberteil und Sohle einteilig im 3D-Druck aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt sind. The invention relates to a shoe consisting of at least one upper and at least one sole, the upper and sole being produced in one piece from at least one thermoplastic material by 3D printing.
Ein Schuh umfasst im Allgemeinen ein Oberteil und eine damit verbundene Sohle. Die Sohle umfasst typischerweise eine Innensohle, eine Zwischensohle und eine Außensohle. Die Mittelsohle dient dabei üblicherweise der Dämpfung, während die Außensohle im Wesentlichen eine abriebresistente Schicht darstellt. Im Allgemeinen werden die Sohlen in einer Weise ausgelegt, um einerseits eine hohe Stabilität bereitzustellen und um andererseits eine Aufprallbelastung beim Aufsetzen des Fußes auf den Boden zu absorbieren. Die Sohle besteht häufig aus sogenanntem Ethylenvinylacetat-Schaum (kurz: EVA- Schaum), der unterschiedliche Härtegrade aufweisen kann. A shoe generally includes an upper and an associated sole. The sole typically includes an insole, a midsole, and an outsole. The midsole is usually used for cushioning, while the outsole is essentially an abrasion-resistant layer. In general, the soles are designed in a way to provide high stability on the one hand and to absorb an impact load when the foot hits the ground on the other hand. The sole often consists of so-called ethylene vinyl acetate foam (short: EVA foam), which can have different degrees of hardness.
Das Oberteil ist wesentlich für die Passung, den Tragekomfort und das Maß an Unterstützung des Fußes. Unterschiedliche Teile des Fußes müssen dabei unterschiedlich stark unterstützt oder abgefedert werden. Für maximalen Komfort müssen die Eigenschaften eines Oberteils lokal angepasst werden, um den Fuß des Trägers richtig unterstützen und abfedern zu können. Dies stellt jedoch bei der Herstellung eine Herausforderung dar, weil die Herstellung eines Oberteils mit mehreren unterschiedlichen funktionalen Bereichen komplex ist. Insbesondere müssen beim Einsatz von traditionellen Herstellungstechniken wie etwa dem Weben einzelne Materialbögen mit unterschiedlichen Eigenschaften, bspw. in Bezug auf die Elastizität, für unterschiedliche Teile des Oberteils verwendet werden. Das Oberteil ist insbesondere bei Sport- und Freizeitschuhen häufig von einem Mesh-Gewebe gebildet. „Mesh“ steht dabei für eine verknüpfte Struktur von Fasern. Es handelt sich folglich um eine Art Gitter, welches aus miteinander verbundenen Fäden erzeugt wird. Das Garn ist entweder verstrickt oder verwoben, um die für Mesh-Gewebe charakteristischen Löcher zu erhalten. Der Stoff kann aus verschiedensten Materialien hergestellt werden- Bei bekannten Schuhen ist das Oberteil mit der Sohle verklebt. Das führt zu einigen Nachteilen. So ist bspw. die Dauerhaftigkeit der Verbindung zwischen Oberteil und Sohle nicht gewährleistet. Durch Alterungsprozesse kann die Wirkung des verwendeten Klebers nachlassen, so dass sich das Oberteil von der Sohle löst. Auch ist die Belastbarkeit der geklebten Verbindung begrenzt. The upper is essential to the fit, comfort and level of support of the foot. Different parts of the foot need different levels of support or cushioning. For maximum comfort, the properties of an upper must be locally adjusted to properly support and cushion the wearer's foot. However, this poses a manufacturing challenge because manufacturing an upper with multiple different functional areas is complex. In particular, when using traditional manufacturing techniques such as weaving, individual sheets of material with different properties, e.g. in relation to elasticity, must be used for different parts of the upper. The upper part is often made of a mesh fabric, particularly in the case of sports and leisure shoes. "Mesh" stands for a linked structure of fibers. It is therefore a kind of lattice, which is created from interconnected threads. The yarn is either knitted or woven to create the holes characteristic of mesh fabric. The fabric can be made from a variety of materials - In known shoes, the upper part is glued to the sole. This leads to some disadvantages. For example, the durability of the connection between the upper and sole is not guaranteed. The effect of the adhesive used can decrease due to aging processes, so that the upper part detaches from the sole. The load-bearing capacity of the glued connection is also limited.
Seit einigen Jahren ist es zudem bekannt, Schuhe im sog. 3D-Druckverfahren herzustellen. Beim 3D-Druck werden dreidimensionale Teile üblicherweise schichtweise aus einem oder mehreren Materialien aufgebaut. Als Materialien kommen hierbei beispielsweise Kunststoffe, Harze, Keramiken und/oder Metalle zum Einsatz. It has also been known for a number of years to produce shoes using the so-called 3D printing process. In 3D printing, three-dimensional parts are usually built up in layers from one or more materials. For example, plastics, resins, ceramics and/or metals are used as materials.
Beispielsweise ist in diesem Zusammenhang das Rapid Prototyping Verfahren oder auch Stereolithografie Verfahren (kurz SLA) bekannt. Dabei befindet sich das Werkstück in einem Flüssigbad aus Photopolymer. Dabei handelt es sich um ein Polymer, das seine Eigenschaften ändert, wenn es mit Licht aus dem UV-VIS-Bereich des elektromagnetischen Spektrums bestrahlt wird. Das Werkstück wird bei diesem Verfahren nach und nach tiefer in das Flüssigbad abgesenkt. Ein Laser fährt bei jedem Schritt über den Ausgangsstoff, um die gewünschte Form zu schaffen. Mit dem SLA-Verfahren ist es zwar möglich, filigrane Strukturen und glatte Oberflächen zu erzeugen. Es ist aber mit diesem Verfahren kaum möglich, Hohlräume im herzustellenden Werkstück zu erzeugen. Auch lassen sich verschiedene Strukturen bei diesem Verfahren nicht in einem Druckprozess einteilig verdrucken. In this context, for example, the rapid prototyping method or stereolithography method (SLA for short) is known. The workpiece is in a liquid bath made of photopolymer. This is a polymer that changes its properties when exposed to light in the UV-VIS region of the electromagnetic spectrum. In this process, the workpiece is gradually lowered deeper into the liquid bath. A laser scans the base fabric at each step to create the desired shape. With the SLA process it is possible to create filigree structures and smooth surfaces. With this method, however, it is hardly possible to create cavities in the workpiece to be manufactured. Also, with this method, different structures cannot be printed in one piece in one printing process.
Ein anderes 3D-Druck-Verfahren ist das selektive Lasersintern (kurz SLS). Bei diesem Verfahren wird Kunststoffpulver mittels Temperatur und Laser verschmolzen. Der Laserstrahl verschmilzt die einzelnen getroffenen Partikel. Das Werkstück wird dann um eine Schichtstärke abgesenkt und wieder mit Pulver befüllt. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis der vollständige Gegenstand gedruckt ist. Bei diesem Verfahren müssen auch bei komplizierter Geometrien keine Stützelemente mitgefertigt werden. Allerdings ist es auch bei diesem Verfahren nicht möglich, geschlossene Hohlräume zu erzeugen. Auch lassen sich nicht verschiedene Materialien miteinander verarbeiten. Ein weiteres 3D-Druck-Verfahren ist das sogenannte Schmelzschichtverfahren oder Strangablageverfahren (englisch „Fused Deposition Modeling", kurz FDM, oder auch „Fused Filament Fabrication“, kurz FFF) bekannt. Hierbei wird ein Bauteil bzw. ein Werkstück schichtweise aus einem schmelzfähigen oder einem geschmolzenen Material aufgebaut. Hier kommen in der Regel thermoplastische Kunststoffe zur Anwendung. Für die schichtweise Herstellung des jeweiligen Bauteils wird über mindestens eine Druckerdüse einer 3D- Druckvorrichtung, z.B. in Form eines sogenannten 3D-Druckers, Druckmaterial an einer Druckplatte aufgebracht. Durch das an der Druckdüse austretende Druckmaterial wird dabei computergestützt schichtweise durch Abfolge von Verfahrwegen innerhalb einer Ebene das jeweilige dreidimensionale Bauteil aufgebaut. Another 3D printing process is selective laser sintering (SLS for short). In this process, plastic powder is melted using heat and a laser. The laser beam fuses the individual particles hit. The workpiece is then lowered by one layer and refilled with powder. This process is repeated until the complete object is printed. With this method, no supporting elements have to be manufactured, even with complicated geometries. However, it is also not possible with this method to produce closed cavities. Also, different materials cannot be processed together. Another 3D printing process is known as the so-called fused deposition modeling (FDM) or fused filament fabrication (FFF). a molten material. Thermoplastics are usually used here. For the layered production of the respective component, printing material is applied to a printing plate via at least one printer nozzle of a 3D printing device, e.g. in the form of a so-called 3D printer The printing material emerging from the printing nozzle is built up layer by layer by a sequence of traversing paths within a plane, with the aid of a computer, to build up the respective three-dimensional component.
Aus der Praxis sind unterschiedliche 3D-Druckvorrichtungen bekannt, die insbesondere zum schichtweisen Aufbringen von Druckmaterial für die Herstellung dreidimensionaler Bauteile vorgesehen sind und die mit unterschiedlichen Kunststoffen betrieben werden können. In der Praxis wird dabei häufig je nach herzustellendem Bauteil das zu verwendete Druckmaterial testweise variiert, bis ein Prototyp des zu druckenden Bauteil mit den erforderlichen Material- und Bauteileigenschaften vorliegt. Various 3D printing devices are known from practice, which are provided in particular for the layered application of printing material for the production of three-dimensional components and which can be operated with different plastics. In practice, depending on the component to be produced, the printing material to be used is often varied as a test until a prototype of the component to be printed with the required material and component properties is available.
Bei Schuhen, die im 3D-Druckverfahren hergestellt werden, werden Oberteil und Sohle überwiegend getrennt voneinander gedruckt, weil an das Oberteil - wie oben ausgeführt - andere Anforderungen gestellt werden, als an die Sohle. Das Oberteil wird dann in bekannter Weise mit der Sohle verklebt, was die oben genannten Nachteile mit sich bringt. Es sind aber auch Schuhe bekannt, die vollständig im 3D-Druckverfahren hergestellt werden, bei denen also sowohl die Sohle als auch das Oberteil in einem Vorgang gedruckt werden. Dadurch entfallen die Nachteile, die durch das Verkleben der Sohle mit dem Oberteil entstehen. Allerdings sind diese Schuhe in ihrer Struktur einheitlich. Das hat zur Folge, dass die Sohle dieselben Eigenschaften aufweist, wie das Oberteil, obwohl beide Teile vollständig andere Anforderungen erfüllen sollen. Die auf diese Weise hergestellten Schuhe eignen sich daher im Prinzip nur für den Gebrauch als Haus- oder Badeschuhe; für den Einsatz insbesondere als Sportschuhe sind sie ungeeignet. In the case of shoes that are manufactured using the 3D printing process, the upper and sole are usually printed separately from one another because, as explained above, different requirements are placed on the upper than on the sole. The upper part is then glued to the sole in a known manner, which entails the disadvantages mentioned above. However, shoes are also known that are produced entirely using the 3D printing process, in which case both the sole and the upper part are printed in one operation. This eliminates the disadvantages caused by gluing the sole to the upper. However, these shoes are uniform in their structure. As a result, the sole has the same properties as the upper, although both parts should meet completely different requirements. The shoes made in this way are therefore in principle only suitable for use as slippers or bathing shoes; they are unsuitable for use in particular as sports shoes.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schuh zu schaffen, der im 3D-Druckverfahren hergestellt ist und gleichzeitig die unterschiedlichen Anforderungen an Oberteil und Sohle erfüllt. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Against this background, the invention is based on the object of creating a shoe that is produced using the 3D printing process and at the same time meets the different requirements for the upper and sole. According to the invention, this object is achieved with the features of claim 1.
Mit der Erfindung ist ein Schuh geschaffen, der im 3D-Druckverfahren hergestellt ist und gleichzeitig die unterschiedlichen Anforderungen an Oberteil und Sohle erfüllt. With the invention, a shoe is created that is manufactured using the 3D printing process and at the same time meets the different requirements for the upper and sole.
Bei bekannten und auf herkömmlichem Weg gedruckten Schuhen, werden aus unterschiedlichen Druckvorgängen, beispielsweise zur Herstellung des Obermaterials einerseits und zur Herstellung der Sohle andererseits keine langlebigen Verbindungen der Strukturen untereinander geschaffen. Vielmehr stoßen die Materialien einfach aneinander und werden dann zur Verbindung miteinander mit bekannten Fügeverfahren verbunden. Zur Beseitigung dieses Nachteils greifen vorteilhafterweise die Struktur des Oberteils und die Struktur der Sohle an ihren Kontaktstellen ineinander. Hierdurch ist eine stabile und langlebige Verbindung der verschiedenen Strukturen miteinander hervorgerufen. In the case of shoes that are known and printed in the conventional way, no long-lasting connections between the structures are created from different printing processes, for example for the production of the upper material on the one hand and for the production of the sole on the other hand. Rather, the materials simply abut one another and are then connected to one another using known joining methods. Advantageously, to eliminate this disadvantage, the structure of the upper and the structure of the sole mesh at their contact points. This creates a stable and long-lasting connection between the various structures.
Vorteilhaft ist mindestens eine Struktur von einer Außenhülle umgeben. Die Anbringung einer Außenhülle bietet die Möglichkeit, die jeweilige Struktur in ihren Eigenschaften zu verändern bzw. die Struktur zu schließen. So besteht bspw. durch Anbringen der Außenhülle im Bereich der die Sohle bildenden Strukturen die Möglichkeit, diese gegen das Eindringen von Wasser zu schützen. Auf diese Weise kann auch bei einer offenporigen Struktur verhindert werden, dass sich Wasser oder Schmutz in der Struktur ablagern. At least one structure is advantageously surrounded by an outer shell. The attachment of an outer shell offers the possibility of changing the properties of the respective structure or closing the structure. For example, by attaching the outer shell in the area of the structures forming the sole, there is the possibility of protecting them against the ingress of water. In this way, even with an open-pored structure, water or dirt can be prevented from being deposited in the structure.
Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen: Figur 1 den Schnitt im Bereich des Einstiegs durch einen im 3D-Druck hergestellten Schuh nach dem Stand der Technik; Other developments and refinements of the invention are specified in the remaining dependent claims. Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in detail below. Show it: FIG. 1 shows the section in the area of entry through a 3D-printed shoe according to the prior art;
Figur 2 den Schnitt im Bereich des Einstiegs durch einen im 3D-Druck hergestellten Schuh nach der Erfindung; FIG. 2 shows the section in the area of entry through a shoe produced by 3D printing according to the invention;
Figur 3 den Schnitt im Bereich des Einstiegs durch einen im 3D-Druck hergestellten Schuh nach der Erfindung in anderer Ausgestaltung; FIG. 3 shows the section in the area of entry through a shoe produced by 3D printing according to the invention in a different embodiment;
Figur 4 die schematische Darstellung zweier ineinandergreifender Strukturen; FIG. 4 shows the schematic representation of two interlocking structures;
Figur 5 den Schnitt im Bereich des Einstiegs durch einen im 3D-Druck hergestellten Schuh nach der Erfindung in einer weiteren Ausgestaltung; FIG. 5 shows the section in the area of entry through a shoe produced by 3D printing according to the invention in a further embodiment;
Figur 6 den Schnitt im Bereich des Einstiegs durch einen im 3D-Druck hergestellten Schuh nach der Erfindung in einer zusätzlichen Ausgestaltung; FIG. 6 shows the section in the area of entry through a shoe produced by 3D printing according to the invention in an additional embodiment;
Figur 7 den Schnitt durch die Sohle im Bereich des Einstiegs durch einen im 3D-Druck hergestellten Schuh nach der Erfindung; FIG. 7 shows the section through the sole in the area of entry through a shoe according to the invention produced by 3D printing;
Figur 8 den Schnitt im Bereich des Mittelfußes durch einen im 3D-Druck hergestellten Schuh nach der Erfindung in einer geänderten Ausgestaltung; FIG. 8 shows the section in the area of the metatarsus through a 3D-printed shoe according to the invention in a modified embodiment;
Figur 9 eine beispielhafte Auswahl von Strukturen in Form von sechs unterschiedlichen Geometrien. FIG. 9 shows an exemplary selection of structures in the form of six different geometries.
Der Schuh nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein Oberteil, auch Schaft genannt, und eine Sohle, auch Boden genannt. Oberteil im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet den Bereich des Schuhs, der den Fuß von der dem Boden abgewandten Seite - also von oben - umgibt. Sohle im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet den Bereich des Schuhs, auf dem der Fuß im Wesentlichen aufliegt und der bei bestimmungsgemäßem Gebrauch mit seiner Unterseite mit dem Boden in Kontakt steht. Die Sohle kann dabei mehrschichtig aufgebaut sein und dabei unter anderem eine Innensohle, eine Zwischensohle und eine Außensohle umfassen. Auch kann die Sohle den Fuß mindestens abschnittsweise umschließen, wie dies unter anderem in den Figuren 3 und 6 dargestellt ist. Das abschnittsweise Umschließen kann sich dabei sowohl entlang der Längsseiten des Fußes als auch im Bereich der Zehen und der Ferse erstrecken. The shoe according to the present invention comprises an upper, also called an upper, and a sole, also called a bottom. In the context of the present invention, upper means the area of the shoe that surrounds the foot from the side facing away from the ground—that is, from above. Sole in the context of the present invention means the area of the shoe on which the foot essentially rests and which, when used as intended, is in contact with its underside with the ground. The sole can have a multi-layer structure and can include an insole, a midsole and an outsole, among other things. The sole can also enclose the foot at least in sections, as is shown in FIGS. 3 and 6, among other things. The enclosing in sections can be both along the longitudinal sides of the foot as well as in the area of the toes and heel.
Das Oberteil und die Sohle sind einteilig im 3D-Druck hergestellt. Folglich werden das Oberteil und die Sohle in einem kontinuierlichen Druckvorgang produziert, und zwar nach dem „Fused Deposition Modeling“ (sog. FDM-Druck) oder dem „Fused Filament Fabrication“ (sog. FFF-Druck) genannten Verfahren. Dabei wird ein in Rollen- oder Stäbchenform vorliegender thermoplastischer Kunststoff im Extruder geschmolzen. Es ist auch möglich, den thermoplastischen Kunststoff in Form von Granulat dem Extruder oder der flüssigen Schmelze zuzuführen. Der geschmolzene Kunststoff wird aus einer oder mehreren Düsen gedrückt und auf ein Druckbett überführt. Dort formt der 3D- Drucker das flüssige Material schichtweise gemäß der in den 3D-Dateien festgelegten Struktur durch Abfahren vorbestimmter Wege, wodurch die gewünschte Form entsteht. Der Kunststoff, der bei dieser Vorgehensweise Verwendung findet, kann ein thermoplastisches Elastomer (TPE), ein thermoplastisches Polyurethan (TPU), ein Polyamid (PA), bspw. Nylon®, oder Polyethylenterephtha- lat (PET) sein. The upper and sole are made in one piece using 3D printing. As a result, the upper and the sole are produced in a continuous printing process, using the “Fused Deposition Modeling” (so-called FDM printing) or the “Fused Filament Fabrication” (so-called FFF printing) process. A thermoplastic material in the form of rolls or rods is melted in the extruder. It is also possible to feed the thermoplastic in the form of granules to the extruder or to the liquid melt. The molten plastic is forced out of one or more nozzles and transferred to a print bed. There, the 3D printer shapes the liquid material layer by layer according to the structure defined in the 3D files by following predetermined paths, resulting in the desired shape. The plastic used in this procedure can be a thermoplastic elastomer (TPE), a thermoplastic polyurethane (TPU), a polyamide (PA), for example Nylon®, or polyethylene terephthalate (PET).
Die in den Figuren dargestellten Schnitte durch die im 3D-Druck hergestellten Schuhe zeigen Ausführungen, die im vertikalen Druck hergestellt werden. Vertikal bedeutet in diesem Fall, dass beim Druck der Schuh von der Hinterkappe, welche beim Tragen des Schuhs die Verse umgibt, in Richtung der Vorderkappe, welche die Zehen umgibt, aufgebaut wird, oder umgekehrt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Art des Drucks festgelegt. Vielmehr besteht auch die Möglichkeit, den Schuh horizontal zu drucken, in dem der Schuh beginnend bei der Sohle aufgebaut wird. The sections through the 3D printed shoes shown in the figures show designs that are produced using vertical printing. In this case, vertical means that when the shoe is pressed, the shoe is built up from the heel cap, which surrounds the heel when the shoe is worn, towards the front cap, which surrounds the toes, or vice versa. However, the invention is not limited to this type of printing. Rather, there is also the possibility of printing the shoe horizontally, in which the shoe is built up starting with the sole.
Sowohl das Oberteil als auch die Sohle weisen erfindungsgemäß unterschiedliche Strukturen auf. Mit Strukturen sind dabei diskrete voneinander in ihren Druckparametern und Eigenschaften unterscheidbare Teilbereiche innerhalb des gesamten Schuhs gemeint. Die Unterschiede können im Material, der Dichte des Drucks, der Geometrie aber auch in der verwendeten Farbe bestehen. Der Schuh kann insgesamt aus einer beliebigen Anzahl verschiedener Struktu- ren bestehen. Beispiele für unterschiedliche Geometrien sind in Figur 9 dargestellt. According to the invention, both the upper part and the sole have different structures. Structures mean discrete partial areas within the entire shoe that can be distinguished from one another in terms of their pressure parameters and properties. The differences can exist in the material, the density of the print, the geometry, but also in the color used. The shoe can be made up of any number of different structures exist. Examples of different geometries are shown in FIG.
In der schematischen Darstellung nach Figur 1 ist ein im 3D-Druck hergestellter Schuh nach dem Stand der Technik gezeigt. Erkennbar ist dieser Schuh einteilig hergestellt. Er weist lediglich eine einzige Struktur im Sinne der vorliegenden Erfindung auf. Folglich sind die Eigenschaften in allen Bereichen des Schuhs gleich, weshalb weder besondere Eigenschaften im Bereich der Sohle noch im Bereich des Oberteils realisiert sind. Der Schuh kann daher zwar besondere Dämpfungseigenschaften aufweisen, welche dem Komfort beim Gehen oder Laufen zuträglich sind; solche Eigenschaften sind aber für das Oberteil nur von untergeordneter Bedeutung. Vielmehr ist in diesem Bereich beispielsweise eine gute Atmungsaktivität wünschenswert. Das kann der aus dem Stand der Technik bekannte Schuh nicht gewährleisten. In the schematic illustration according to FIG. 1, a shoe produced by 3D printing according to the prior art is shown. This shoe is recognizable as being made in one piece. It has only a single structure within the meaning of the present invention. Consequently, the properties are the same in all areas of the shoe, which is why there are no special properties in the area of the sole or in the area of the upper. The shoe can therefore have special cushioning properties which are conducive to comfort when walking or running; but such properties are only of secondary importance for the upper part. Rather, good breathability is desirable in this area, for example. The shoe known from the prior art cannot guarantee this.
Anders dagegen der erfindungsgemäße Schuh. Anhand der beispielhaften schematischen Darstellung nach Figur 2 lässt sich die Verwendung und Anordnung unterschiedlicher Strukturen an dem erfindungsgemäßen Schuh im Verhältnis zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Schuh erläutern. Erkennbar weist der Schuh drei verschiedene Strukturen 1 , 2, 3 auf. Er weist an seinem Schaftrand, welcher den Einstieg umgibt, eine erste Struktur 1 auf, an die sich die Struktur 2 anschließt, welche in diesem schematischen Ausführungsbeispiel das Material des Oberteils des Schuhs bildet. An die Struktur 2 schließt sich die Struktur 3 an, welche die Sohle des Schuhs bildet. Die verschiedene Schraffur der Strukturen soll die verschiedenen Eigenschaften der drei Strukturen verdeutlichen. The shoe according to the invention is different. The use and arrangement of different structures on the shoe according to the invention in relation to the shoe known from the prior art can be explained on the basis of the exemplary schematic representation according to FIG. The shoe has three different structures 1 , 2 , 3 as can be seen. On its shaft edge, which surrounds the entry, it has a first structure 1, which is followed by structure 2, which in this schematic exemplary embodiment forms the material of the upper part of the shoe. The structure 3 connects to the structure 2, which forms the sole of the shoe. The different hatching of the structures is intended to clarify the different properties of the three structures.
Die Strukturen 1 , 2, 3 können sich insbesondere in ihrer Dichte und ihrem Material unterscheiden. Beispielsweise kann die Struktur 3 sehr gute Dämpfungseigenschaften aufweisen, um einen hohen Komfort beim Auftreten auf den Boden zu erzielen. Die Struktur 2 kann dagegen besonders hautsympathisch sein, so dass es bei direktem Hautkontakt zu keinen negativen Einflüssen kommt. Zudem kann die Struktur 2 besonders atmungsaktiv gestaltet sein. Zu guter Letzt kann die Struktur 1 zum einen eine Art Polsterung bilden, um Druckstellen im Bereich des Einstiegs bzw. Schaftrands zu vermeiden, zum anderen kann die Struktur 1 eine höhere Dichte als die Struktur 2 des Oberteils aufweisen, um den erforderlichen Halt und einen Schutz gegen Reißen bereit zu stellen. The structures 1, 2, 3 can differ in particular in terms of their density and their material. For example, the structure 3 can have very good damping properties in order to achieve a high level of comfort when stepping on the ground. The structure 2, on the other hand, can be particularly kind to the skin, so that there are no negative influences in the event of direct skin contact. In addition, the structure 2 can be designed to be particularly breathable. Last but not least, the structure 1 can form a kind of padding to avoid pressure points To avoid the entry or shaft edge area, on the other hand, the structure 1 can have a higher density than the structure 2 of the upper part in order to provide the required support and protection against tearing.
In Abwandlung der Ausführung nach Figur 2 ist im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist die Struktur 1 als Verstärkung in die Struktur 2 des Oberteils im Bereich des Schaftrands eingedruckt. Hierdurch ist eine gleichmäßige Struktur in dem am Fuß anliegenden Bereich und auf der Außenseite des Oberteils erzielt. Die eingedruckte Struktur 1 dient zur Verstärkung zum Schutz vor Reißen, ist aber im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Figur 2 von außen nicht sichtbar. In a modification of the embodiment according to FIG. 2, in the exemplary embodiment according to FIG. 3, the structure 1 is pressed as a reinforcement into the structure 2 of the upper part in the area of the upper edge. This achieves a uniform structure in the area in contact with the foot and on the outside of the upper. The imprinted structure 1 is used for reinforcement to protect against tearing, but in contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 2, it is not visible from the outside.
Der erfindungsgemäße Schuh zeichnet sich zudem durch eine besonders gute Verbindung der verschiedenen Strukturen untereinander aus. Dies ist dadurch erzielt, dass die verschiedenen Strukturen an ihren Kontaktstellen ineinandergreifen, wie dies aus Figur 4 ersichtlich ist und beispielhaft an der Struktur 2 des Oberteils und der Struktur 3 der Sohle verdeutlicht ist. Die verschiedenen zueinander benachbarten Strukturen überlappen sich an ihren Verbindungs- bzw. Kontaktstellen. Dies wird dadurch erzielt, dass die Strukturen pro Schicht „ineinander" gedruckt werden. Im Übergangsbereich der Strukturen verbinden sich diese, in dem sie sich miteinander verweben. Dies ist sowohl möglich, um unterschiedliche Materialien (bspw. hartes Material für den Absatz und weiches Obermaterial (Flexibel und Mesh) zu verbinden, als auch anders farbiges Material sicher zu verbinden. The shoe according to the invention is also characterized by a particularly good connection between the different structures. This is achieved in that the various structures interlock at their contact points, as can be seen from FIG. 4 and is illustrated by way of example in structure 2 of the upper and structure 3 of the sole. The various mutually adjacent structures overlap at their connection or contact points. This is achieved by printing the structures "into each other" per layer. In the transition area of the structures, they connect by weaving them together. This is possible to mix different materials (e.g. hard material for the heel and soft upper material (Flexible and mesh) to connect, as well as to connect different colored material securely.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 5 besteht der Schuh ebenfalls aus den Strukturen 2 und 3 für das Oberteil und die Sohle. Erkennbar ist in diesem Ausführungsbeispiel der gesamte am Fuß anliegenden Bereichs in derselben Struktur 2 gedruckt. Folglich ist auch der Bereich der Innensohle von der Struktur 2 gebildet und - in der Zeichnung nicht dargestellt - greift in die Struktur 3 der Sohle, um die oben beschriebene gute Verbindung zu erzielen. Aufgrund des vollständigen Umschließens kommt der Fuß im gesamten am Fuß anliegenden Bereich mit derselben Struktur in Kontakt, was ein angenehmes Tragegefühl zur Folge hat. Die bei üblichen Schuhen bestehenden unterschiedlichen Aus- Prägungen und Eigenschaften in einzelnen Bereichen, z.B. Sohle gespritzt und Obermaterial Textil oder Leder, sind dadurch vermieden. Gleichzeitig sind die aus der üblichen Schuhkonstruktion vorhandenen Kanten, an denen die unterschiedlichen Strukturen auf einander treffen, vermieden. In the exemplary embodiment according to FIG. 5, the shoe also consists of the structures 2 and 3 for the upper part and the sole. In this exemplary embodiment, it can be seen that the entire area adjacent to the foot is printed in the same structure 2 . Consequently, the area of the insole is also formed by the structure 2 and--not shown in the drawing--engages with the structure 3 of the sole in order to achieve the good connection described above. Due to the complete enclosure, the foot comes in contact with the same structure in the entire area in contact with the foot, resulting in a comfortable fit. The different characteristics that exist with normal shoes This avoids embossing and properties in individual areas, eg injected soles and textile or leather uppers. At the same time, the edges present in the usual shoe construction, where the different structures meet, are avoided.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist ebenfalls der Bereich der Innensohle von der Struktur 2 gebildet. Zudem weist der Schuh in diesem Ausführungsbeispiel unterschiedliche Strukturen 3, 4 im Bereich der Sohle auf; die Struktur in der Sohle variiert folglich. Dies wirkt folgendem Problem entgegen: In der Regel ist die Struktur 2 des Obermaterials weicher als die Struktur 3 der Sohle. Moderne Schuhe, insbesondere für Sport und Freizeit, weisen jedoch Sohlen auf, welche die Höhe des Fußauftrittsbereichs übersteigen. Folglich ragt die Sohle insbesondere an den Längsseiten des Schuhs über den Bereich der Innensohle des Schuhs hinaus, wie dies unter anderem in Figur 6 erkennbar ist. Eine solche Ausgestaltung führt bisher aufgrund der festeren Struktur der Sohle zu starken Bewegungseinschränkungen des Fußes. Zur Beseitigung dieses Nachteils ist im Ausführungsbeispiel nach Figur 6 die Sohle im Bereich oberhalb des Fußauftrittsbereichs von der weniger dichten und damit weicheren Struktur 4 gebildet. Dadurch hat der Fuß eine von der Sohle nicht eingeschränkte Bewegungsfreiheit, obwohl das Design der Sohle über den Fußauftrittsbereich hinausragt. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, bei Bedarf die Struktur 4 dichter als die Struktur 3 zu gestalten, bspw. wenn in diesem Bereich des Schuhs eine erhöhte Stabilität gewünscht ist, um dem Fuß mehr Halt zu geben. In the exemplary embodiment according to FIG. 6, the area of the insole is also formed by the structure 2 . In addition, the shoe in this embodiment has different structures 3, 4 in the area of the sole; the structure in the sole varies accordingly. This counteracts the following problem: Structure 2 of the upper is usually softer than structure 3 of the sole. However, modern shoes, in particular for sport and leisure, have soles which exceed the height of the area where the foot strikes. Consequently, the sole protrudes beyond the area of the insole of the shoe, particularly on the long sides of the shoe, as can be seen in FIG. 6, among other things. Up to now, such a configuration has led to severe restrictions in the movement of the foot due to the firmer structure of the sole. To eliminate this disadvantage, in the exemplary embodiment according to FIG. 6, the sole in the area above the area where the foot steps on is formed by the less dense and therefore softer structure 4. As a result, the foot has freedom of movement that is not restricted by the sole, although the design of the sole protrudes beyond the area where the foot strikes. Of course, there is also the possibility, if required, of making the structure 4 denser than the structure 3, for example if increased stability is desired in this area of the shoe in order to give the foot more support.
In den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 7 und 8 ist die Struktur der Sohle aus jeweils zwei Materialien hergestellt. Hierdurch besteht die Möglichkeit, die Eigenschaften des Schuhs zu beeinflussen. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 7 ist eine Gelenkverstärkung in Form einer Struktur 5 in die Sohle eingedruckt. Die Gelenkverstärkung verhindert, dass der Fuß, insbesondere das Längsgewölbe des Fußes im Schuh absinkt und Halt verliert. Aus diesem Grund ist es häufig gewünscht, solche Gelenkverstärkungen (engl. "Shanks") in dem Schuh zu verbauen. Üblicherweise erfolgt dies bei der klassischen Schuhherstellung durch Integration von Metallstreifen, die üblicherweise in die Zwischensohle eingesetzt werden. Durch das erfindungsgemäße direkte Verdru- cken harten Materials in die weiche Sohle des aus mehreren Strukturen bestehenden vollgedruckten Schuhs, lässt sich die Gelenkverstärkung einfach integrieren. Die Gelenkverstärkung kann dabei in ihrer einfachsten Gestaltung die Form eines Plättchens aufweisen. Außerdem können durch das Drucken der Gelenkverstärkung Stärke und Steifigkeit des Materials angepasst werden sowie das Gewicht auf eine größere Fläche verteilt werden kann. Darüber hinaus kann die Gelenkverstärkung an die Fußform angepasst werden, wodurch auch der Tragekomfort erhöht ist. In the exemplary embodiments according to FIGS. 7 and 8, the structure of the sole is made from two materials in each case. This makes it possible to influence the properties of the shoe. In the exemplary embodiment according to FIG. 7, a joint reinforcement in the form of a structure 5 is pressed into the sole. The joint reinforcement prevents the foot, especially the longitudinal arch of the foot, from sinking in the shoe and losing support. For this reason, it is often desirable to build such joint reinforcements ("shanks") into the shoe. This is usually done in classic shoe manufacturing by integrating metal strips that are usually used in the midsole. Through the inventive direct compression If the hard material is pushed into the soft sole of the fully printed shoe, which consists of several structures, the joint reinforcement can be easily integrated. In its simplest form, the joint reinforcement can have the shape of a small plate. In addition, by printing the joint reinforcement, the strength and stiffness of the material can be adjusted, and the weight can be distributed over a larger area. In addition, the joint reinforcement can be adapted to the shape of the foot, which also increases the wearing comfort.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 8 ist die Laufsohle auf ihrer dem Boden zugewandten Seite mit einer Struktur 6 aus einer dichteren Struktur gedruckt, als der übrige Teil der Sohle; wahlweise kann es auch ein härteres Material sein. Die Sohle ist dadurch besser gegen Abrieb geschützt. Die Laufsohle ist somit wesentlich strapazierfähiger. In Abwandlung der Ausführungsbeispiele besteht auch die Möglichkeit, die Strukturen 5 und 6 zu realisieren, in dem anstelle anderer Materialien ein wesentlich dichterer Druck verwendet wird. Das gilt umgekehrt auch dahingehend, dass die Strukturen 1 bis 4 jeweils aus unterschiedlichen Materialien bestehen, um vergleichbare Ergebnisse zu erzielen. In the exemplary embodiment according to FIG. 8, the outsole is printed on its side facing the ground with a structure 6 made of a denser structure than the remaining part of the sole; optionally, it can also be a harder material. The sole is thus better protected against abrasion. The outsole is therefore much more durable. As a modification of the exemplary embodiments, there is also the possibility of realizing the structures 5 and 6 by using a significantly denser print instead of other materials. Conversely, this also applies to the effect that the structures 1 to 4 each consist of different materials in order to achieve comparable results.
In den Figuren 2, 3 und 5 bis 8 sind die Strukturen teilweise von einer Außenhülle 7 umgeben. Mit der Außenhülle 7 kann ein ausgewählter Bereich der den Schuh bildenden Strukturen geschlossen werden. Die Außenhülle 7 kann dabei auch mehrlagig ausgebildet sein, wie dies bspw. im Bereich der die Sohle bildenden Strukturen 3 und 4 im Ausführungsbespiel nach Figur 6 der Fall ist. Die Außenhülle 7 kann in ihrer Dicke je nach Anwendungsfall variieren. Sie kann die jeweilige Struktur auch lediglich abschnittsweise umgeben. Erkennbar kann die Außenhülle 7 auch im Innenbereich des Schuhs eine Struktur umgeben, wie dies bspw. in den Figuren 3 und 4 jeweils bei der die Sohle bildenden Struktur 3 dargestellt ist. Anders als in den Figuren der Ausführungsbeispiele dargestellt, kann auch die Struktur 2 von einer Außenhülle umgeben sein. In der Regel wird dies nur selten der Fall sein, da dies die Luftdurchlässigkeit einschränkt, was in weiten Teilen der das Oberteil bildenden Strukturen unerwünscht ist. In FIGS. 2, 3 and 5 to 8 the structures are partially surrounded by an outer shell 7 . A selected area of the structures forming the shoe can be closed with the outer shell 7 . The outer shell 7 can also be multi-layered, as is the case, for example, in the area of the structures 3 and 4 forming the sole in the exemplary embodiment according to FIG. The outer shell 7 can vary in thickness depending on the application. It can also only partially surround the respective structure. As can be seen, the outer shell 7 can also surround a structure in the inner region of the shoe, as is shown, for example, in FIGS. 3 and 4 in the structure 3 forming the sole. In contrast to what is shown in the figures of the exemplary embodiments, the structure 2 can also be surrounded by an outer shell. As a rule, this will only rarely be the case, since this restricts air permeability, which is undesirable in large parts of the structures forming the upper.

Claims

Patentansprüche patent claims
1 . Schuh, bestehend aus mindestens einem Oberteil und mindestens einer Sohle, wobei Oberteil und Sohle einteilig im 3D-Druck aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil und die Sohle unterschiedliche Strukturen (1 bis 6) aufweisen. 1 . Shoe consisting of at least one upper and at least one sole, the upper and sole being produced in one piece by 3D printing from at least one thermoplastic material, characterized in that the upper and the sole have different structures (1 to 6).
2. Schuh nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur des Oberteils und die Struktur der Sohle an ihren Kontaktstellen ineinandergreifen. 2. Shoe according to claim 1, characterized in that the structure of the upper part and the structure of the sole mesh at their contact points.
3. Schuh nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Struktur des Oberteils und / oder der Sohle variiert. 3. Shoe according to claim 1 or 2, characterized in that the density of the structure of the upper and/or the sole varies.
4. Schuh nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur des Oberteils und / oder der Sohle aus mindestens zwei Materialien hergestellt ist. 4. Shoe according to one of the preceding claims, characterized in that the structure of the upper part and/or the sole is made of at least two materials.
5. Schuh nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenseite vorgesehen ist, die von einer weiteren Struktur gebildet ist, welche an ihren Kontaktstellen mit der Struktur des Oberteils und der Sohle ineinandergreift. 5. Shoe according to one of the preceding claims, characterized in that an inner side is provided which is formed by a further structure which engages in one another at their contact points with the structure of the upper and the sole.
6. Schuh nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur des Oberteils im Bereich des Schaftrands als Struktur gedruckt ist, die eine höhere Dichte als die Dichte des Oberteils aufweist. 6. Shoe according to one of the preceding claims, characterized in that the structure of the upper part is printed in the region of the upper edge as a structure which has a higher density than the density of the upper part.
7. Schuh nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Struktur des Oberteils im Bereich des Schaftrands eine Verstärkung eingedruckt ist. 7. Shoe according to one of the preceding claims, characterized in that a reinforcement is pressed into the structure of the upper part in the area of the shaft edge.
8. Schuh nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Struktur von einer Außenhülle (7) umgeben ist. 8. Shoe according to one of the preceding claims, characterized in that at least one structure is surrounded by an outer shell (7).
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