一种极小曲面结构及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种鞋领域，尤其涉及一种极小曲面结构，该结构由多个3D打印的单元填充和/或拼接和/或阵列和/或级放构成；所述单元主体由多个曲面填充和/或拼接和/或阵列构成；根据不同运动项目、不同运动特点人群的足部运动特征，将这些极小曲面结构以特定的材质、形态、大小、位置、密度等设计于鞋中底上的各主要受力部位，可以为不同活动提供相应的鞋中底缓冲性能，并满足不同人群的个性化需求；而且材料选择多样式，设计构造多样式，根据不同多样式制作，有着更为优秀的缓冲和回弹性能，摆脱传统制鞋业劳动密集型的限制。

A minimal surface structure and its making method

【技术实现步骤摘要】
一种极小曲面结构及其制作方法
本专利技术涉及一种鞋领域，尤其涉及一种极小曲面结构及其制作方法。
技术介绍
极小曲面是指平均曲率为零的曲面，给定一个嵌入曲面，或更一般的，一个浸入曲面(其边界一般固定，但不一定有界)，定义其平均曲率如下：令P是曲面S上一点，考虑S上过P的所有曲线Ci。每条这样的Ci在P点有一个伴随的曲率Ki。在这些曲率Ki中，至少有一个极大值K1与极小值K2，这两个曲率K1，K2称为S的主曲率。实际上极小曲面所囊括的内容比此类最小面积曲面更广泛。极小曲面的定义还可以扩展到恒定平均曲率曲面，即曲面上由平均曲率等于某个常数的点组成的子曲面，当这个常数等于零的时候，恒定平均曲率曲面就是极小曲面。极小曲面是平均曲率流的临界点；由此可理解成极小曲面是一种特殊的结构，根据极小曲面的特性设计一种结构，可在一定领域上，实现其特殊的物理特性，达到非显而易见的预期。以运动鞋制作而言，运动鞋制作是一种技术密集型的生产链，其涉及设计、CAD建模、木模雕刻，试模、开模、修改、生产等多个环节，不仅研发生产周期较长，工艺技术复杂，而且无法排除人工作业。人类体育运动通常都会对足部产生一定的作用力，包括短时间或瞬时的冲击力和周期性或无规律的高冲及负载。篮球运动就是一项已知的涉及足部高冲及负载的运动；篮球运动时，足部活动导致了对脚内侧和脚跟区域更高的冲击负载。无论脚是在着地期间保持正确的缓冲，还是不当地着地姿势，这种情况都会发生，可能会造成包括应力性骨折在内的一系列运动损伤；为此设计一种极小曲面结构的鞋中底和提供该鞋中底的使用方法明显是很有必要的，在一定程度上可以解决上述的问题。
技术实现思路
(一)专利技术目的为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出一种极小曲面结构及其制作方法，通过3D打印的技术制作该结构的鞋中底，此结构的特殊设计，可使得使用者减少地面对脚部的冲击，针对于现有产品而言，结构巧妙，减少冲击力效果显著，达到意想不到的预期。(二)技术方案为解决上述问题，本专利技术提供了一种极小曲面结构，该结构的面结构壁厚为0.3mm～4mm，单元结构的边长为3mm～20mm；该结构由多个3D打印的单元填充和/或拼接和/或阵列和/或级放构成；所述单元主体由多个曲面填充和/或拼接和/或阵列和/或级放构成。作为本专利技术一种极小曲面结构优选的技术方案：该曲面由cos(x)*sin(y)+cos(y)*sin(z)+cos(z)*sin(x)＝0的公式集定义的曲面构成。作为本专利技术一种极小曲面结构优选的技术方案：该曲面由3[cos(x)+cos(y)+cos(z)]+4cos(x)cos(y)cos(z)＝0的公式集定义的曲面构成。作为本专利技术一种极小曲面结构优选的技术方案：该曲面由Sin(x)*Sin(y)*Sin(z)+Sin(x)*Cos(y)*Cos(z)+Cos(x)*Sin(y)*Cos(z)+Cos(x)*Cos(y)*Sin(z)＝0的公式集定义的曲面构成。本专利技术还提供一种制作该极小曲面结构的方法；该方法基于3D打印制造，作为本专利技术一种3D打印方法优选的技术方案：可使用各种种类的3D打印(增材制造)技术；3D打印或“三维印刷”包括用于通过将材料的连续层沉积在彼此的顶部上而形成三维物体的各种技术；可使用的示例性3D打印技术包括但不限于：熔丝制造(FFF)、电子束自由成型制造(EBF)、直接金属激光烧结(DMLS)、电子束熔炼(EMB)、选择性激光熔化(SLM)、选择性热烧结(SHS)、选择性激光烧结(SLS)、石膏3D印刷(PP)、分层实体制造(LOM)、立体光固化成型(SLA)、数字光处理(DLP)以及本领域已知的各种其他种类的3D打印或增材制造技术；此方法设计出的鞋中底，具有减震缓冲的功能的鞋中底结构，其能够减缓高空落地的冲击载荷，且不会牺牲穿戴者的主观运动幅度；3D打印极小曲面结构，相较于传统EVA鞋中底运动鞋，有着更为优秀的缓冲性能，同时发挥3D打印技术的低能耗、环保无污染的优点，摆脱传统制鞋业劳动密集型的限制；3D打印极小曲面结构中设计的极小曲面结构能够为运动鞋提供减震缓冲性能，多个曲面填充和/或拼接和/或阵列构成的结构，拼接成单元主体，由多个单元主体填充和/或拼接和/或阵列构成的极小曲面结构行成良好的交错成坚固支柱，这些支柱能使鞋中底支撑性更强；而且，根据不同运动项目、日常活动散步等特点人群的足部运动特征，将这些极小曲面结构以特定的材质、形态、大小、位置、密度设计于中底上的各主要受力部位，满足不同运动特定人群的个性化需求；而且，此结构的设计之初，可通过3D打印技术，控制其体积密度。举例而言，可通过选择合适的3D打印工艺来改变产品的性能；根据材料特性而言，以3D打印技术为例，打印材料可以由包括墨汁、树脂、丙烯酸、热塑性材料、光固化材料或其组合的材料制成；作为选优的技术方案，打印材料还可以由按照材料的沉积序列打印一个或更多个层而形成为任何期望的厚度，并且打印材料还可以包括填充物材料，以将强化方面或美学方面赋予打印材料；举例而言，填充物材料可以是被设计成赋予期望的颜色或颜色图案的粉末状的材料或染料、金属或塑料的颗粒或刨花、或任何其他的粉末状的矿物、金属或塑料，并且可以依赖于期望的性质定制打印材料的硬度、强度或弹性，填充物材料可以在打印之前与打印材料预先混合；因此，优选的方案而言，打印材料可以是复合材料，可根据制作方式设定。本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：3D打印技术制作的鞋中底，具有减震缓冲的功能，能够减缓高空落地的冲击载荷，且不会牺牲穿戴者的主观运动幅度；根据不同运动项目、不同运动特点人群的足部运动特征，将这些极小曲面结构以特定的材质、形态、大小、位置、密度设计于中底上的各主要受力部位，满足不同运动、日常活动散步等特定人群的个性化需求；而且材料选择多样式，设计构造多样式，根据不同多样式制作，有着不同的缓冲和回弹等性能，同时发挥3D打印技术的低能耗、环保无污染的优点，摆脱传统制鞋业劳动密集型的限制。附图说明图1为本专利技术中的极小曲面制作的鞋中底侧视结构示意图；图2为本专利技术中的极小曲面制作的鞋中底立体结构示意图；图3为本专利技术中的单元填充结构示意图；图4为本专利技术中的曲面结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语(“第一”、“第二”、“第三”“第四”等如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极小曲面结构，其特征在于，/n该结构的面结构壁厚为0.3mm～4mm，单元结构的边长为3mm～20mm；/n该结构由多个3D打印的单元填充和/或拼接和/或阵列和/或级放构成；/n所述单元主体由多个曲面填充和/或拼接和/或阵列和/或级放构成。/n

【技术特征摘要】
1.一种极小曲面结构，其特征在于，
该结构的面结构壁厚为0.3mm～4mm，单元结构的边长为3mm～20mm；
该结构由多个3D打印的单元填充和/或拼接和/或阵列和/或级放构成；
所述单元主体由多个曲面填充和/或拼接和/或阵列和/或级放构成。


2.根据权利要求1所述的极小曲面结构，其特征在于，该曲面由cos(x)*sin(y)+cos(y)*sin(z)+cos(z)*sin(x)＝0的公式集定义的曲面构成。


3.根据权利要求1所述的极小曲面结构，其特征在于，该曲面由3[cos(x)+cos(y)+cos(z)]+4cos(x)cos(y)cos(z)＝0的公式集定义的曲面构成。


4.根据权利要求1所述的极小曲面结构，其特征在于，该曲面由Sin(x)*Sin(y)*Sin(z)+Sin(x)*C...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘海文，吴金生，赵小龙，明瑞豪，刘松松，
申请(专利权)人：初石智能科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31