3D印花鞋:SMART鞋墊

SMART鞋墊由香港理工大學的步態與運動分析實驗室設計

步態與運動分析實驗室副教授 Roy Cheung博士是 3D列印 SMART鞋墊的發明者,以及 Raise3D 的用戶。Roy博士本人是一名慢跑者,想要了解自己的跑步姿勢,但智能鞋墊的昂貴市場價格促使他啟動了這個項目。

Roy博士專注於:跑步者的生物力學,運動員預防裝置的功效,以及康復和傷害預防的步態再訓練,並獲得了主要研究資助,例如早期職業計劃,HKUGC的一般研究基金,健康與醫學研究基金,食物及衛生局,創新科技署創新及科技基金。

步態與運動分析實驗室位於香港理工大學康復科學系。步態與運動分析實驗室的研究重點是運行力學,性能,康復和傷害預防。它渴望了解大腦,神經物理調節系統和行走和跑步過程中人體運動之間的相互作用。

由 Roy Cheung博士設計的3D印花SMART鞋墊。

傳統的鞋墊定制和智能鞋墊創建都是一個複雜的過程,成本高,通常只有專業運動員才能消費。

總結:在包括3D列印之前,業界的傳統方法包括

 

1. 生產成本高
2. 大批量成型
3. 不准確的手工製作

通過應用Raise3D N2,企業能夠

 

1. 減少生產時間 64.29%
2. 降低生產成本 99.5%
3. 使用電腦精度設計準確有效的模型。

康復與運動分析實驗室
鞋類/醫療/研究

Roy T.H. Cheung   Associate Professor

過程

智能鞋墊由電子傳感器和熱塑性鞋墊結構組成。生產過程有三個主要階段,包括:

 

1. 腳部掃描
2. 鞋墊建模和傳感器佈局/設計
3. 列印/電子外殼

Roy開始掃描將用於鞋墊建模的腳模型。

使用建模軟件中的可視化掃描數據,他可以通過將鞋墊形狀與腳模型對齊來輕鬆定位鞋墊上的正確位置。Roy的設計將兩個壓力傳感器放置在腳跟和第二蹠骨的位置。藍牙模塊也安裝在拱形區域。

通過使用視覺模型和3D列印,Roy可以通過設計合適的空間佈局並通過燈絲選擇和填充率控製鞋墊的硬度來最大限度地保護封閉的電子設備。所有組件將封閉在燈絲層之間。

Roy 的電路佈局鞋墊圖

Raise3D N2 3D列印機上的鞋墊列印外露電路槽。

挑戰

如果智能鞋墊是採用傳統製造工藝製造的,那麼帶有壓力傳感器的完整智能鞋墊將花費超過10萬港幣,並且只能持續一年。

傳統的鞋墊定制和智能鞋墊創建都是一個複雜的過程。通常,鞋墊定制製造需要:

 

1. 由泡沫,矽或石膏壓印而成
2. 腳印的熱成型鞋墊材料
3. 糾正鞋墊和整理

智能鞋墊生產還需要鞋墊製造和電路集成設置。挑戰在於,如果沒有大批量訂單的成型,小批量生產或原型製造只能依靠手工製作,這將導致非常不准確的佈局。

解決方案

​透過3D列印應用,Roy博士可以加快很多在創建鞋墊中所需要的很多流程。

 

Raise3D N2 3D列印機能夠直接構建具有定製鞋墊幾何形狀的最終生產模型,並將自動留出空間和槽以進行電路設置。安裝後,列印機將通過在其上打印,連續的圖層完全封閉電子設備。這種自動化縮短了人工成本,設施和設備成本以及交付週期。最重要的是,Raise3D列印機能允許Roy在一次打印中。將鞋墊定制和電路設置結合在一起。

 

因此,鞋墊的價格從10萬港元降至500港元。交貨時間從 2週減少到不到 5天。設備清單簡化為電腦、3D掃描儀和3D列印機,而不是泡沫墊和熱成型機和磨床。

部分3D列印的鞋墊,內部裝有電路。

隱藏電路的鞋墊。

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