Цель 2017 года: Лучший широкоформатный FFF 3D-принтер

3D печать в производстве обуви: интеллектуальные стельки

Умные стельки, разработанные Gait & Motion Analysis Lab в Гонконгском политехническом университете.

Доктор Рой Ченг из Gait & Motion Analysis Lab – создатель умных интеллектуальных стелек, которые печатаются на 3D принтере. Сам Рой увлекается бегом и начал интересоваться умными стельками для себя, но дорогая рыночная стоимость заставила его задуматься о реализации этого проекта самому.

Рой специализируется на биомеханике бега, эффективности профилактических девайсов для спортсменов, проведения тренингов по реабилитации и профилактике травматизма, и получил крупные исследовательские гранты на свои разработки (от Фонда общих исследований, Фонда медицинских исследований, Фонда инновационных технологий и т.д.).

Лаборатория Gait & Motion Analysis Lab была основана в Департаменте реабилитационных наук в Гонконгском политехническом университете. Исследования в лаборатории фокусируются на изучении механики, процесса бега, реабилитации и предотвращении травм. Исследователи стремятся понять характер связи между мозгом, нейрофизическими системами регулирования и движениями человека во время ходьбы и бега.

Как создание обычной стельки по индивидуальному заказу, так и разработка умной стельки традиционными методами – сложный и дорогостоящий процесс, а целевая аудитория – очень узкая (по сути только профессиональные спортсмены).

В итоге:

До использования 3D печати традиционный метод включал в себя следующие недостатки:

  1. Высокая стоимость производства
  2. Только большие тиражи производства по литьевой форме
  3. Неточный результат при производстве вручную.

С использованием Raise3D N2 компания смогла:

  1. Уменьшить время производства на 64,29 %
  2. Сократить производственную стоимость на 99,5 %
  3. Разрабатывать точные и совершенные модели.

Процесс:

Умные стельки включают в себя электронные сенсоры и основу из термопласта. Процесс производства можно разделить на три главных этапа:

  1. Сканирование стопы
  2. Моделирование стельки и расположения датчиков / дизайн
  3. Печать / установка электроники

Рой начинает со сканирования стопы, результат которого будет использоваться для моделирования стельки.

Используя визуализированные данные сканирования в ПО для моделирования, он может с легкостью найти правильное решение по расположению датчиков на стельке с учётом её формы и отсканированной модели ноги. Рой помещает два датчика давления: в районе пятки и плюсневой кости. Модули Bluetooth установлены в области сгиба.

Используя визуализированную модель и 3D печать, Рой максимизировал защиту электроники, расположенной на стельке. Сделать это удалось с помощью правильного размещения всех компонентов на стельке и, контролируя твердость стельки посредством выбора нужного филамента и процента заполнения модели при печати. Все электронные компоненты будут размещены между слоями модели.

Схема размещения встроенной электроники
Схема размещения встроенной электроники
Печать стельки на Raise3D N2
Печать стельки на Raise3D N2

Проблема:

Если бы умные стельки изготавливались на традиционном производстве, готовые стельки с датчиками давления стоили бы свыше 12000 американских долларов, и могли бы прослужить только один год.

Традиционный способ производства заключается в:

Для производства интеллектуальной стельки дополнительно требуется изготовление и установка интегральной схемы. Проблема состоит в том, что без литья формы (для производства больших тиражей), небольшие партии изготавливаются и прототипируются вручную, что приводит к неточным результатам.

Решение:

Используя 3D печать, Рой смог убрать большую часть процессов по изготовлению стельки. Raise3D N2 может построить готовый продукт от и до с индивидуальной формой стельки и определенным расположением элементов, и автоматически оставит пространство для схемы. После установки схем принтер полностью закрывает электронику, печатая верхние дополнительные слои. Благодаря автоматизации этого процесса, сокращаются затраты на рабочую силу, стоимость оборудования и время выполнения. Самое главное, Raise3D позволяет производить настройку печати стельки и размещение схемы за один сеанс печати. В результате стоимость стельки снижается до 64 американских долларов. Время изготовления сокращается с 2-ух недель до 5-ти дней (или меньше). Список оборудования включает в себя: компьютер, сканер, принтер вместо термоформовочной и шлифовальной машины.

Частично напечатанная стелька со схемой внутри
Частично напечатанная стелька со схемой внутри
Полностью напечатанная стелька с замкнутой цепью
Полностью напечатанная стелька с замкнутой цепью


  Традиционный способ 3D печать % экономии
Время 2 недели 5 дней 64,29 %
Стоимость 12000 USD 64 USD 99,5 %

← Назад к списку статей