讓FDM 3D打印機(jī)用戶實(shí)現(xiàn)鞋墊自由！華越智造技術(shù)專利擬對外許可

“我手里有一項(xiàng)可以3D打印彈性鞋墊的專利技術(shù),，想對外授權(quán)許可使用，擴(kuò)大FDM 3D打印機(jī)的應(yīng)用場景,。南極熊你幫我找一下對此有需求的廠商唄,？事成必有重謝！”來自廣州的華越智造問南極熊,。

為了讓3D打印用戶有更多的玩法,、提升使用頻率,；哦，對了,，還有后面的【重謝】。那就安排,！

下文作者：余先生（華越智造科技負(fù)責(zé)人）

1988年Scott Crump研發(fā)了熔融沉積成型技術(shù)（Fused Deposition Modeling,，簡稱FDM），并于1989年申請了專利并創(chuàng)立了Stratasys公司,。1992年,，Stratasys公司成立3年后，推出了第一臺(tái)基于FDM技術(shù)的工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)“3D Modeler”,，標(biāo)志著FDM技術(shù)步入了商業(yè)化階段,。2009年，F(xiàn)DM關(guān)鍵技術(shù)專利保護(hù)期到期,，基于FDM技術(shù)的3D打印設(shè)備公司開始大量出現(xiàn),，行業(yè)迎來了快速發(fā)展期，相關(guān)設(shè)備的成本和售價(jià)也大幅降低,。

由于FDM 3D打印機(jī)（尤其是桌面級(jí)）技術(shù)原理相對簡單易懂,、操作容易上手，且材料選擇廣泛,，設(shè)備價(jià)格比較親民,，雖然FDM技術(shù)并不是第一個(gè)被發(fā)明的3D打印技術(shù)分支，但基于上述原因,，F(xiàn)DM技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展迅速,，經(jīng)過30多年的發(fā)展，目前已成為受眾最多,、最常用,、設(shè)備銷售數(shù)量最大的3D打印技術(shù)分支。

近日,，“南極熊”發(fā)文提及“憑借著1000元到1萬元之間一臺(tái)的消費(fèi)級(jí)價(jià)格,，F(xiàn)DM、LCD等3D打印機(jī)逐漸走近普通百姓家里,，全球年出貨量達(dá)近500萬臺(tái),。”（*詳見文章《消費(fèi)級(jí)3D打印廠商拓竹完成新一輪融資,，營收有望近20億》）,。即使保守估計(jì)，F(xiàn)DM桌面機(jī)占一半的銷售數(shù)量,，那也有250萬臺(tái)的年銷售數(shù)量,�,！澳蠘O熊”進(jìn)一步提出預(yù)測“3D打印機(jī)則是很好的創(chuàng)造實(shí)際物體的工具，未來5年內(nèi),，每年出貨量可達(dá)千萬臺(tái)的級(jí)別”,。

FDM 3D打印四大技術(shù)難點(diǎn)
筆者認(rèn)為，線材類桌面級(jí)FDM（FFF）3D打印技術(shù)有四大技術(shù)高點(diǎn)（難點(diǎn)）——高溫材料,、連續(xù)纖維增強(qiáng),、超高速、超柔性材料,。

高溫材料FDM打印,，如PEI、PPSU,、PEEK等,，最早是被FDM技術(shù)的發(fā)明者Stratasys攻克的，目前國內(nèi)也有多家FDM廠商推出高溫材料FDM 3D打印機(jī),。

桌面級(jí)連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印,，自2015年Markforged公司銷售全球第一臺(tái)商用桌面級(jí)連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料3D打印打印機(jī)，標(biāo)志著桌面級(jí)連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印技術(shù)開始進(jìn)入大眾的視野,。

超高速FDM打印,，2023年，某竹科技帶起了一陣超高速FDM 3D打印的熱潮,，一夜之間各個(gè)FDM廠商都開發(fā)并推出了自己的超高速FDM打印機(jī),，超高速FDM打印機(jī)在短時(shí)間內(nèi)就迅速卷了起來。

而3D打印業(yè)界對于柔性材料/超柔性材料FDM打印技術(shù)的研究卻相對少之又少,，柔性材料/超柔性材料FDM 3D打印的應(yīng)用潛力尚待有效發(fā)掘,。

華越智造科技在探索FDM 3D打印矯形鞋墊的初時(shí)，發(fā)現(xiàn)常用的邵氏95A（硬度）的TPU線材,，無論是調(diào)整填充密度還是填充形狀,，鞋墊的彈性效果總達(dá)不到理想的效果，正常的填充密度下（25%）,，鞋墊硬度偏高缺乏彈性,，填充密度低一些（或者調(diào)整填充形狀），硬度雖然可以稍微降低一些,，但打印線條卻容易被擠壓變形,，影響鞋墊的使用壽命。因此萌發(fā)了研發(fā)超柔性材料FDM 3D打印技術(shù)的想法,，經(jīng)過數(shù)十次結(jié)構(gòu)調(diào)整以及上萬次的調(diào)試,，終于成功掌握了超柔性材料FDM 3D打印的技術(shù)技巧。并將該技術(shù)應(yīng)用于矯形鞋墊,，使矯形鞋墊具備了“類肌肉仿生彈性”的效果,，更契合足踝生物力學(xué)的生理特點(diǎn),。

而華越智造科技也進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，將上述FDM技術(shù)用于PLA,、PETG等硬質(zhì)線材時(shí),，擠出打印過程也非常穩(wěn)定，優(yōu)于普通的FDM近程送料打印裝置,，展示出對硬質(zhì)材料優(yōu)異的兼容性,。

類肌肉仿生彈性3D打印矯形鞋墊
矯形鞋墊需要什么樣的力學(xué)性能？一種觀點(diǎn)認(rèn)為要硬一些,，給足弓強(qiáng)有力的支撐，也有一種觀點(diǎn)認(rèn)為要軟一些,，提高舒適性,，業(yè)界尚未有統(tǒng)一的觀點(diǎn)。

在《矯形鞋原理與應(yīng)用》（主編：宋雅偉,、王占星）一書中有以下描述：“足弓的底面骨骼較為脆弱,，這一部位集中了大量的血管與神經(jīng)組織。如果足弓部位弓托過高或過硬不僅不會(huì)促進(jìn)足弓的發(fā)育,，相反還會(huì)因?yàn)殚L時(shí)間壓迫血管與神經(jīng)系統(tǒng)而造成腳前掌部位供血不足,，嚴(yán)重的還會(huì)造成局部壞死。從結(jié)構(gòu)力學(xué)角度來分析,，足弓墊（托）的形狀如果過高還會(huì)對跗跖關(guān)節(jié)產(chǎn)生一個(gè)由下至上的破壞力,，這個(gè)力長久累積會(huì)導(dǎo)致該關(guān)節(jié)的病理性松弛�,！�

華越智造科技團(tuán)隊(duì)在3D打印矯形鞋墊的研發(fā)過程中,，得到了多位足踝骨科專家、生物力學(xué)專家和資深足踝矯形師的指導(dǎo)和幫助,，根據(jù)足部骨骼,、足弓的生物力學(xué)特點(diǎn)，經(jīng)過上千次的測試調(diào)整,，基于上述的“超柔性材料FDM 3D打印技術(shù)”,，開發(fā)出“類肌肉仿生彈性”3D打印矯形鞋墊，受力時(shí)（腳著地）鞋墊在垂直方向上可適度壓縮,，壓力釋放時(shí)（腳離地）可同步瞬時(shí)回彈,，有效模擬足弓的彈性，經(jīng)某鞋業(yè)品牌實(shí)測,，能量反饋（能量回歸率）可高達(dá)57%,；并且可根據(jù)用戶的年齡和體重以及足底耐受情況等匹配相應(yīng)的鞋墊硬度和彈性，在支撐性和舒適性上取得良好平衡,。

到目前為止,，華越智造科技與多位足踝骨科專家,、資深足踝矯形師一起，已為數(shù)千名用戶提供了“類肌肉仿生彈性”3D打印矯形鞋墊,，產(chǎn)品收到了良好反饋,，在較短的時(shí)間內(nèi)可有效緩解足部疼痛，可有效延長穿著時(shí)間,。實(shí)踐測試證明,，“類肌肉仿生彈性”3D打印鞋墊，可有效解決傳統(tǒng)矯形鞋墊因硬度偏高而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)時(shí)足底不適的痛點(diǎn),，尤其適合青少年兒童運(yùn)動(dòng)場景,，兼顧運(yùn)動(dòng)功能和矯正功能。

在2022年醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)與應(yīng)用全國創(chuàng)新大賽中,，華越智造參賽項(xiàng)目“對兒童友好的類肌肉仿生彈性3D打印矯形鞋墊”在比賽中獲得了評委專家的一致好評,，喜獲二等獎(jiǎng)，在所有參賽的非醫(yī)療機(jī)構(gòu)中名列前茅,。

柔性/超柔性材料FDM打印的其他應(yīng)用

國內(nèi)知名的鞋業(yè)品牌匹克,，將柔性材料FDM 3D打印應(yīng)用于鞋面，將藝術(shù)與技術(shù)完美融合,。未來,，鞋面?zhèn)�性化定制柔性制造將會(huì)變得越來越簡單。

△圖片拍攝于2023 formnext深圳展會(huì)

△圖片拍攝于2023 formnext深圳展會(huì)

筆者大膽預(yù)測,，未來柔性/超柔性材料的應(yīng)用場景,，在消費(fèi)品領(lǐng)域，可以跟箱包的個(gè)性化定制相結(jié)合,，在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域,，可以跟腰墊、頸椎枕的個(gè)性化定制相結(jié)合,，在工業(yè)領(lǐng)域,，可用于打印機(jī)器人柔性抓手、夾具,、異型密封件等等,。而更多的柔性/超柔性材料3D打印應(yīng)用場景，尚有待發(fā)掘,。

兒童青少年脊柱側(cè)彎與足踝生物力學(xué)異常

據(jù)央視新聞報(bào)道：我國中小學(xué)生脊柱側(cè)彎人數(shù)已超500萬,，脊柱側(cè)彎：危害兒童青少年健康第三大疾病。（來源：央視網(wǎng),，2022年1月13日）,。

國家衛(wèi)健委于2021年11月發(fā)布了《兒童青少年脊柱彎曲異常防控技術(shù)指南》，將脊柱彎曲異常篩查項(xiàng)目納入每學(xué)年或新生入學(xué)體檢內(nèi)容,。

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院王金武教授團(tuán)隊(duì),，通過研究和治療案例驗(yàn)證了矯形鞋墊對于輕度代償性脊柱側(cè)凸（側(cè)彎）矯正的有效性：“矯形鞋墊可控制足部內(nèi)外側(cè)壓力分布,，從而減少對脊柱姿勢的不良影響，降低脊柱側(cè)凸的風(fēng)險(xiǎn),，對于輕度代償性脊柱側(cè)凸可以通過3D打印矯形鞋墊矯正,。”（來源：微信文章《輕度代償性脊柱側(cè)凸可以通過3D打印矯形鞋墊矯正》,，作者：九院3D打印中心王金武團(tuán)隊(duì)）

軟硬料兼容的FDM技術(shù)專利擬對外許可
為了更好地助力廣大兒童青少年足脊健康發(fā)展,，更快更好地實(shí)現(xiàn)“助力千萬人健康行走”的愿景目標(biāo)，也為了更好的拓展柔性/超柔性材料3D打印應(yīng)用的發(fā)展,，華越智造科技意向?qū)⒆灾餮邪l(fā)的FDM 3D打印擠出裝置技術(shù)專利實(shí)施對外授權(quán)許可,，本專利技術(shù)可能是目前最適合柔性/超柔性材料FDM打印的近程擠出技術(shù)，同時(shí)對硬質(zhì)材料也有著優(yōu)異的兼容性,，可能是目前最穩(wěn)健的FDM打印近程擠出技術(shù),。

上述軟硬料兼容的FDM近程擠出專利技術(shù)具有“強(qiáng)動(dòng)力、強(qiáng)約束”的特點(diǎn),，技術(shù)方案可參考專利：《具有雙驅(qū)動(dòng)送絲功能的3D打印機(jī)的擠出裝置》（CN2018214434245）。

如對上述技術(shù)專利授權(quán)許可感興趣的3D打印設(shè)備生產(chǎn)商或應(yīng)用服務(wù)商,，歡迎掃碼聯(lián)系華越智造科技負(fù)責(zé)人余先生,。