供稿人:岳銀恒-王玲 供稿單位：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 發(fā)布日期：2021-01-20
鞋墊在改善個人足部舒適性方面起著極其重要的作用。由于每個人都有獨(dú)特的足部特征，因此根據(jù)個人足部特征設(shè)計個性化鞋墊是必要的。個性化鞋墊使用傳統(tǒng)的數(shù)控技術(shù)加工必然會受制于設(shè)計限制和帶來材料的浪費(fèi)，隨著增材制造技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)輔助設(shè)計個性化鞋墊模型的制造得以實(shí)現(xiàn)。
近期重慶大學(xué)的研究人員提出了一種方便高效的定制鞋墊設(shè)計方法，實(shí)現(xiàn)將參數(shù)化建模與選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)相結(jié)合的個性化鞋墊設(shè)計制造。首先使用三維掃描儀獲取包含完整足底信息的足部模型，基于掃描的足部模型，開發(fā)了采用自動草繪模塊的參數(shù)化建模程序，自動創(chuàng)建個性化鞋墊模型，最后通過選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)制造鞋墊。
研究人員開發(fā)了基于Rhino的Grasshopper插件的建模程序，如圖1所示，只需輸入三個參數(shù)，包括STL格式的腳模型、鞋墊厚度和陣列單元，就可以自動實(shí)現(xiàn)個性化鞋墊設(shè)計
圖1 參數(shù)化建模的實(shí)現(xiàn)
基于自動草繪模塊，如圖2所示程序首先從STL模型種提取一組代表給定腳的足底形狀的截面曲線，然后對這些曲線進(jìn)行處理獲得連續(xù)光滑的表面，該表面轉(zhuǎn)換成具有不同厚度的鞋墊，最后形成多孔陣列單元的鞋墊模型。
圖2 自動草繪模塊
通過對建立的平鞋墊和個性化鞋墊進(jìn)行有限元模擬仿真分析，個性化鞋墊的接觸面積比平面鞋墊大的多，個性化鞋墊可以減少在前腳和腳跟區(qū)域的應(yīng)力集中。
由于個性化鞋墊是完全根據(jù)個人的足弓高度和足跟深度從截面輪廓生成的，因此個性化鞋墊具有均勻的應(yīng)力分布和完美的鞋墊貼合性，從而帶來更舒適的體驗(yàn)。