[发明专利]一种3D打印回弹晶格结构以及应用该结构的鞋底

说明书

本发明公开了一种3D打印回弹晶格结构以及应用该结构的鞋底，3D打印回弹晶格结构包括晶格结构单元由体中心向上下左右前后六个方向发散构成的无限关联结构，晶格结构单元为面心立方晶格。3D打印回弹晶格结构的鞋底包括3D打印回弹晶格填充结构、足后跟稳定结构、鞋底耐磨橡胶贴合位、鞋面贴合位。具有提升运动中双脚的启动速度和力度的助弹作用，并减少不必要的能量消耗。这种结构弹性高、回复形变速度快、能量回馈率高，其良好的弹性和回复形变的速度弥补了落地缓冲造成的时间损失，帮助足部更快更有力地蹬伸。可实现省力、透气、适足、轻量化等不同功能。

技术领域

本发明涉及一种鞋底，尤其涉及一种3D打印回弹晶格结构以及应用该结构的鞋底。

背景技术

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，因此，制鞋业被称为最难实现自动化的产业之一。

当今大部分常见的运动鞋都采用包含泡沫材料的鞋底。例如，由乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)或聚氨酯(PU)制成的泡沫会针对鞋底中出现的载荷提供出色的缓冲性能，因此被 用作位于鞋底内底区与外底区之间的鞋底夹层的典型材料。

足部作为人体与地面唯一的接触部位是一个杠杆结构，小腿三头肌通过跟腱将力作 用在跟骨上，踝关节作为这个杠杆系统的支点，而前掌则是整个弹跳发力系统的作用点，是足部走跑、弹跳运动时主要的发力部位。针对足部这样的特点，科学家研究了运 动鞋的“回弹性”、“能量回归”等助弹概念，这些概念的原理是：足部落地缓冲阶段 鞋底产生形变以储存能量,离地蹬伸时该能量部分回归给人体。为了提高能量回归的效率, 运动鞋中底的结构设计与材料十分关键。具有回弹功能的鞋底，对比普通运动鞋底弹性 更高、回复形变速度更快、能量回馈率更高，其良好的弹性和回复形变的速度弥补了落 地缓冲造成的时间损失，帮助足部更快更有力地蹬伸。另外，由于在受压形变→形变量 最大→回复形变这个动能和弹性能互相转换的过程中能量内耗较少，因此在前掌从落地 缓冲到蹬伸离地的过程中能将落地时的动能更多地回馈给蹬伸过程，让蹬伸动作更加省 力，在长时间的运动中可以起到节省体力的效果，帮助使用者在各项运动中双脚的动作 速度和力度都发挥的更加出色，帮助节省体力，同时提高舒适性。

固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类。晶体是由大量微观物质单位(原子、离子、分子等)按一定规则有序排列的结构，因此可以从结构单位的大小来研究判断排列 规则和晶体形态。按周期重复排列的那一部分原子(结构单元)抽象成一个几何点来表 示，忽略重复周期中所包含的具体结构单元内容而集中反映周期重复方式，这个从晶体 结构中抽象出来几何点的集合称之为晶体点阵，简称晶格。

面心立方晶格是除顶角上有原子外，在晶格立方体六个面的中心处还有6个原子，故 称为面心立方。面心立方晶格的晶胞是一个立方体，原子分布在立方晶胞的八个角上和六个面的中心。其晶格常数：a＝b＝c，每个晶胞中实际含有的原子数为(1/8)×8+6× (1/2)＝4个。配位数为12；致密度为0.74。基矢为立方单元的一个顶点到三个最近邻面心 的矢量：

由它们所构成的平行六面体即面心立方的晶格，其体积为是晶格体积的四分之一，故一个晶格包含4个格点。它的晶格原胞为菱形十二面体。具有面心 立方晶格的元素有铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、γ铁(γ—Fe)，以及萤 石结构等。以萤石结构(主要成分是氟化钙，分子式CaF₂)为例，Ca分布于晶格的角顶 及面心；F分布在晶格8等分之后每个小立方体的中心。

现有技术一：

3D打印技术又称为增材制造技术，与以往的制造方式不同，3D打印以3D数字模型为 基础，通过逐层打印的方式构造物体结构，免去了工业制品成型过程中众多复杂的工序，仅需将3D数字模型导入3D打印机，通过3D打印机打印完成后，经过简单的后处理即 可得到一个3D打印成品。