讓FDM 3D打印機用戶實現(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,，擴大FDM 3D打印機的應(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,，推出了第一臺基于FDM技術(shù)的工業(yè)級3D打印機“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)備的成本和售價也大幅降低,。

由于FDM 3D打印機（尤其是桌面級）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)備價格比較親民，雖然FDM技術(shù)并不是第一個被發(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1萬元之間一臺的消費級價格，F(xiàn)DM,、LCD等3D打印機逐漸走近普通百姓家里,，全球年出貨量達(dá)近500萬臺�,！保�*詳見文章《消費級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,，F(xiàn)DM桌面機占一半的銷售數(shù)量,，那也有250萬臺的年銷售數(shù)量�,！澳蠘O熊”進(jìn)一步提出預(yù)測“3D打印機則是很好的創(chuàng)造實際物體的工具,，未來5年內(nèi)，每年出貨量可達(dá)千萬臺的級別”,。

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

桌面級連續(xù)纖維增強3D打印，自2015年Markforged公司銷售全球第一臺商用桌面級連續(xù)纖維增強復(fù)合材料3D打印打印機,，標(biāo)志著桌面級連續(xù)纖維增強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FDM廠商都開發(fā)并推出了自己的超高速FDM打印機，超高速FDM打印機在短時間內(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,，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,。

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,，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,？一種觀點認(rèn)為要硬一些，給足弓強有力的支撐,，也有一種觀點認(rèn)為要軟一些,，提高舒適性，業(yè)界尚未有統(tǒng)一的觀點,。

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促進(jìn)足弓的發(fā)育,，相反還會因為長時間壓迫血管與神經(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對跗跖關(guān)節(jié)產(chǎn)生一個由下至上的破壞力，這個力長久累積會導(dǎo)致該關(guān)節(jié)的病理性松弛,�,！�

華越智造科技團隊在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,，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（腳著地）鞋墊在垂直方向上可適度壓縮,，壓力釋放時（腳離地）可同步瞬時回彈，有效模擬足弓的彈性,，經(jīng)某鞋業(yè)品牌實測,，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,，在較短的時間內(nèi)可有效緩解足部疼痛,，可有效延長穿著時間。實踐測試證明，“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)致運動時足底不適的痛點,，尤其適合青少年兒童運動場景，兼顧運動功能和矯正功能,。

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,，在所有參賽的非醫(yī)療機構(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變得越來越簡單,。

△圖片拍攝于2023 formnext深圳展會

△圖片拍攝于2023 formnext深圳展會

筆者大膽預(yù)測,，未來柔性/超柔性材料的應(yīng)用場景，在消費品領(lǐng)域,，可以跟箱包的個性化定制相結(jié)合,，在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域，可以跟腰墊,、頸椎枕的個性化定制相結(jié)合,，在工業(yè)領(lǐng)域，可用于打印機器人柔性抓手,、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)院王金武教授團隊,，通過研究和治療案例驗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,，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打印中心王金武團隊）

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“強動力,、強約束”的特點，技術(shù)方案可參考專利：《具有雙驅(qū)動送絲功能的3D打印機的擠出裝置》（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。