IPC分类号：
A43B13/22 | B29D35/12
国民经济行业分类号：
C1954 | C1953 | C1952 | C1951 | C2444 | C1761 | O8192 | C1959
当前申请(专利权)人地址：
德国黑措根奥拉赫 (BY,Middle Franconia,Erlangen-Höchstadt)
发明人：
约尔格·克纳普沃斯特 | 詹妮·泰·慈尔·春
摘要：
本发明涉及用于生产模具的母样模型，其包含：(a)第一零件，(b)包含纹理化表面的第二零件；其中该第一零件和第二零件是连接的。
技术问题语段：
现有的生产鞋类制品的模具的方法存在以下问题：1. 纹理化表面的抓握水平不够；2. 纹理化表面的生产纹理化方法不够灵活和环境持续；3. 常规的制造技术对于形成包含从表面向外延伸的纹理效率低；4. 使用增材制造来直接生产大体积金属模具的纹理品质不高；5. 使用包含纹理化表面的金属模具进行模制的纹理化方法存在纹理磨损和撕裂的问题；6. 常规的制造技术产生大量的废料；7. 使用增材制造来生产大体积金属是非常缓慢和昂贵的；8. 使用包含纹理化表面的金属模具进行模制的纹理化方法存在纹理解析度不高的问题。
技术功效语段：
本发明提供了一种母样模型，可以生产纹理化表面的模具，而无需化学蚀刻或激光纹理化。该母样模型包含了第二零件，可以进行流延，从而生产大量的模具，同时保持高的纹理解析度。该技术的优点是快速、成本低、可再现。
权利要求：
1.一种用于生产模具的母样模型，其包含：
(a)第一零件，
(b)包含纹理化表面的第二零件；
其中该第一零件和第二零件是连接的。
2.根据权利要求1的母样模型，其中该模具用于生产鞋类制品，和该母样模型是一部分的该鞋类制品的阳模型。
3.根据权利要求1的母样模型，其中该模具用于生产鞋类制品，和该母样模型是一部分的该鞋类制品的阴模型。
4.根据权利要求2或3的母样模型，其中该母样模型的第一零件基本上限定了该鞋类制品的整个鞋底元件的轮缘。
5.根据前述权利要求之一的母样模型，其中该第一零件和/或第二零件是由树脂或者聚合物材料制成的。
6.根据前述权利要求之一的母样模型，其中该母样模型是由活化的光聚合物制成的。
7.根据前述权利要求之一的母样模型，其中该第一零件和第二零件是由相同的材料制成的。
8.根据前述权利要求之一的母样模型，其中该第一零件和第二零件是可分离连接的。
9.根据前述权利要求之一的母样模型，其中该第一零件包含纹理化表面。
10.根据前述权利要求之一的母样模型，其中该第一零件和/或第二零件的纹理化表面包含至少一个线性尺寸是0.2mm以下的解析特征。
11.根据前述权利要求之一的母样模型，其中该第一零件和/或第二零件的纹理化表面包含至少一个深度或者高度是0.01mm-5mm的解析特征。
12.根据前述权利要求之一的母样模型，其中该第二零件明显小于第一零件。
13.一种模具，其是使用前述权利要求之一的母样模型生产的。
14.前述权利要求的模具，其中该模具是由金属制成的。
15.一种鞋底元件，其是由根据权利要求13或者14的模具生产的。
16.一种鞋类制品，其包含根据前述权利要求的鞋底元件。
17.一种球或者运动附件，其包含使用权利要求13或者14之一的模具所生产的部分。
18.一种生产用于生产模具的母样模型的方法，其包括：
(a)形成第一零件，
(b)形成包含纹理化表面的第二零件，
(c)连接该第一零件和第二零件；
其中该第一零件和第二零件是通过增材制造形成的。
19.根据前述权利要求的方法，其中该模具用于生产鞋类制品，和该母样模型是作为一部分的鞋类制品的阳模型来形成的。
20.根据权利要求18的方法，其中该模具用于生产鞋类制品，和该母样模型是作为一部分的鞋类制品的阴模型来形成的。
21.根据权利要求19或者20的方法，其中形成该母样模型的第一零件，使得该第一零件基本上限定了鞋类制品的整个鞋底元件的轮缘。
22.根据权利要求18-21之一的方法，其中该第一零件和/或第二零件是由树脂或者聚合物材料制成的。
23.根据权利要求18-22之一的方法，其中形成该母样模型包括活化液体光聚合物，使得该液体光聚合物凝固。
24.根据权利要求18-23之一的方法，其中该第一零件和第二零件是由相同的材料制成的。
25.根据权利要求18-24之一的方法，其中形成该第一零件和/或形成该第二零件还包括形成临时支架结构和除去该临时支架结构。
26.根据权利要求18-25之一的方法，其中该第一零件和第二零件是可分离连接的。
27.根据权利要求18-26之一的方法，其中形成该第一零件包括在该第一零件的表面上形成纹理。
28.根据权利要求18-27之一的方法，其中在该第一零件和/或第二零件的表面上形成纹理包括形成至少一个线性尺寸是0.2mm以下的解析特征。
29.根据权利要求18-28之一的方法，其中在该第一零件和/或第二零件的表面上形成纹理包括形成至少一个深度或者高度是0.01mm-5mm的解析特征。
30.根据权利要求18-29之一的方法，其中形成该第二零件，其明显小于该第一零件。
31.一种生产模具的方法，其包括：
(a)根据权利要求18-30之一的方法生产母样模型，和
(b)基于该母样模型来形成模具。
32.根据前述权利要求的方法，其中该模具是由金属制成的。
33.根据权利要求31或者32的方法，其还包括：
(a)基于该母样模型形成第二模型，
(b)基于该第二模型，由耐热材料形成第三模型；和其中
该模具是基于第三模型形成的。
34.一种生产鞋底元件的方法，其包括：
(a)根据权利要求31-33之一的方法提供模具，
(b)将该模具用可固化的液体材料填充，和
(c)固化该液体材料。
35.一种生产鞋类制品的方法，其包括：
(a)根据前述权利要求的方法提供鞋底元件，
(b)提供鞋面，和
(c)将该鞋底元件连接到鞋面上。
36.一种生产球或者运动附件的方法，其包括：
(a)根据权利要求31-33之一的方法提供模具，
(b)将该模具用可固化的液体材料填充，和
(c)固化该液体材料。
技术领域：
[0001]本发明涉及一种用于生产模具，特别是用于形成鞋类制品的鞋底元件的母样模型及其生产方法。
[0002]2.现有技术
[0003]表面纹理对于该表面所提供的抓握水平是至关重要的。光滑表面在它润湿时将特别滑溜。所以，纹理化表面是实现优选的抓握水平的一种常规方式。例如通常使鞋类制品的鞋底纹理化来改进鞋底在地面上的牵引力。虽然纹理化表面通常用于这个目的，但是与生产光滑表面相比，生产纹理化表面实际上在机械上是明显更大的挑战。
[0004]用于鞋类制品的鞋底或者鞋底元件通常是通过将可模制的材料填充到模具中和固化该可模制的材料来生产的。纹理是通过使该模具纹理化来实现的。本领域已知的是纹理化模具可以通过化学蚀刻方法来生产。但是，这种化学蚀刻方法是劳动密集型的和需要大量的酸和因此对于环境有不利影响。为了改进抓握性，具有尖锐边缘的纹理是优选的，但是这些不能通过化学蚀刻来生产。
[0005]US 9474327B2公开了模拟鞋底结构的鞋底结构母样，其可以通过激光来在一个或更多个表面上形成纹理。但是，在US 9474327B2公开的方法中，生产了未完成的鞋底结构母样，并且纹理是通过激光在第二步骤中形成的。所以，除了形成未完成的鞋底结构母样的步骤之外，形成纹理还需要另外的单独的方法步骤。另外，在该激光纹理化方法步骤中存在着损坏鞋底结构母样的风险。因为在这种方法中，激光仅用于除去材料，而不能加入任何材料，因此相对于雕刻到表面内的纹理来说，生产从表面向外延伸的纹理是费力和费时的。另外，要注意的是其他金属加工技术例如研磨无法实现理想的抓握所需的细纹理。用常规研磨可以实现的解析度处于1mm以上的量级。
[0006]US 9089999B2公开了一种制造可穿着制品的方法，其包括(a)对穿着该可穿着制品的用户的身体部分进行扫描；(b)基于该扫描来产生虚拟设计的模具嵌件，其配置成以模制该可穿着制品；(c)将该虚拟设计存入数据文件；(d)使用激光烧结、熔合沉积模拟和立体光刻技术来制作该模具嵌件；(e)将该模具嵌件插入模具中；(f)将可模制的材料插入至少部分地通过该模具嵌件形成的腔室中；(g)模制该可模制的材料来生产可穿着制品；和(h)从模具中除去该可穿着制品。该可穿着制品可以包括鞋类制品的一部分，例如鞋底的一部分。可以形成包括将出现在模制制品的表面上的图案或者纹理的模具嵌件。
[0007]但是，因为该模具嵌件用于模制可模制材料的过程中，因此该模具嵌件经历了严重的磨损和撕裂，这归因于模制必需在例如高温和高压的苛刻条件下进行。结果，该模具嵌件的表面上的纹理和该模具嵌件本身经历了短的可用寿命期，并且可以实现的纹理品质在该模具嵌件的每次使用中快速劣化。此外，如果仅仅一些纹理劣化，则整个模具嵌件必须更换。
[0008]另外，常规的制造技术例如研磨、激光纹理化或者化学蚀刻仅仅对于在表面上形成凹进的纹理是有效的，其是通过从模制部件的表面除去材料来进行的，并且可以不加入新材料。所以在常规的制造技术中，当形成包含从表面向外的延伸的纹理时，产生大量的废料。虽然可以首先形成包含凹槽的阴模型和然后以其为基础流延阳模型，但是这将导致另外的加工步骤和限制了合适的材料选择。
[0009]包含纹理化表面的金属模具还可以通过增材制造来直接生产。但是，使用增材制造来生产大体积金属是非常缓慢和昂贵的。此外，通过增材制造直接生产的金属模具的纹理的解析度经常是差的，这导致了差的抓握水平。
[0010]因此，非常需要一种改进的生产需要纹理的模制部件的方法，其是更加可环境持续的、更灵活的和更可靠的，并且生产了比现有方法具有更高品质的纹理。
发明内容：
[0011]潜在的问题是通过一种用于生产模具的母样模型来解决的，其包含：(a)第一零件，(b)包含纹理化表面的第二零件；其中该第一零件和第二零件是连接的。
[0012]本发明的用于生产模具的母样模型是最基本的物理模型，所述模具是基于该物理模型的。具体地，该母样模型用于生产模具。要理解的是第一零件和第二零件指的是不同的物理部件，其是以可分离的方式或者不可分离的方式来连接的。换言之，术语“零件”指的是物理零件，而非仅仅是母样模型的不同区域。要理解的是本发明的母样模型可以包含大于两个零件。例如该母样模型可以包含第一零件，和包含纹理化表面的第二和第三零件。本发明仅仅需要至少两个零件，其中，至少一个包含纹理化表面。在本发明的上下文中，术语“模制部件”指的是使用模具形成的任何产品。在本发明的上下文中，术语“纹理”或者“纹理化表面”应用于任何的表面高度调节。
[0013]该第一零件和包含纹理化表面的第二零件可以通过增材制造来生产，例如激光烧结、直接金属激光烧结、选择性激光熔融、熔合沉积模拟熔合细丝制作和立体光刻。关于生产该母样模型的方法的其它细节在本文别处提供。
[0014]为了制造包含纹理化表面的模具，该生产纹理的步骤需要机械技巧，并且该纹理最容易磨损和撕裂。本发明的母样模型的一个优点是与使用模具嵌件相比，由对模制部件进行模制时的苛刻条件(例如模制过程中的高温和高压)必然产生的磨损和撕裂明显减小。这部分地是因为本发明允许用耐久性材料例如金属来制造具有纹理化表面的模具。
[0015]本发明的母样模型的一个优点是可以基于该母样模型来生产包含纹理化表面的模具，而无需化学蚀刻或者激光纹理化。这是因为该母样模型本身包含了含有纹理化表面的第二零件。例如该模具可以基于所述母样模型直接或间接流延。流延是一种快速的、成本有效的和可再现的方法，其允许生产大量的模具，同时保持了高的纹理解析度。在本发明的上下文中，解析度是使用其可以有意地和可再现地形成特征的最小尺寸。关于基于该母样模型来生产模具的方法的其它细节在本文的别处提供。
[0016]本发明的母样模型的另一优点是增加了模具生产的灵活性。归因于该母样模型的模块化性质，具有第一纹理类型的第一模具和具有第二纹理类型的第二模具通常可以通过仅设计该母样模型的单个第一零件和通过设计该母样模型的两种第二零件来生产。通过这种方式，所述形成方法变得更有效。
[0017]该模具可以用于生产鞋类制品，和该母样模型可以是一部分的该鞋类制品的阳模型。本发明的母样模型特别适于形成用于生产鞋类制品的模具。这是因为在典型的鞋类生产环境中，需要快速和可再现地生产非常大量的纹理化部件。本发明的一种母样模型可以用于制造几个模具，然后所述模具可以平行地用于通过流延来生产该鞋类制品的一部分。如果该母样模型是一部分的鞋类制品的阳模型，则可以在单个步骤中直接流延模具，该模具是一部分的鞋类制品的阴模型。
[0018]术语“阳模型”和“阴模型”是类似于它们在摄影中通常的含义来使用的。例如，直径d的实心球的理想的阳模型将等同于直径d的实心球，而直径d的实心球的理想的阴模型将是直径为d的球形腔室。在实践中，由于制造的缺陷，将存在相对于理想的阳模型或者阴模型的一些偏差。有时候，术语“流延芯”用于阳模型，和有时候术语“流延腔室”用于阴模型。
[0019]该模具可以用于生产鞋类制品，和该母样模型可以是一部分的鞋类制品的阴模型。如果该母样模型是一部分的鞋类制品的阴模型，则可以仅用一个中间步骤来流延模具，该模具是一部分的鞋类制品的阴模型。例如，可以基于该母样模型流延第二模型，其是一部分的鞋类制品的阳模型。该第二模型可以来自于耐热材料例如陶瓷材料，从而防止该母样模型由于流延模具而损坏。
[0020]该母样模型的第一零件可以基本上限定该鞋类制品的整个鞋底元件的轮缘。用“基本上限定”表示在本发明的上下文中，鞋类制品的鞋底元件的轮缘形状在制造缺陷内取决于该母样模型的第一零件的形状。该鞋底元件可以是整个鞋外底，或者它可以是仅仅一部分的外底。因此，单个第一零件与具有不同纹理的不同的第二零件的组合有利地允许构建几个鞋类制品，其尺寸和形状类似，但是需要不同的纹理，例如用于软地面的跑鞋和用于硬地面的跑鞋。
[0021]本发明的母样模型可以是需要纹理化表面的任何部件的阳模型或者阴模型。例如，该母样模型可以可选择地用于生产这样的模具，其用于形成自行车手把的纹理化手柄、运动球拍手柄、高尔夫球杆、球、手套等。
[0022]本发明的母样模型的第一零件和/或第二零件可以由树脂或者聚合物材料制成。术语“由...制成”在本文中通常是例如与“包含”同义使用的，即，在这个例子中，该第一零件和/或第二零件包含树脂或者聚合物材料，但是该第一零件或者第二零件的任一个，或者该第一零件和第二零件二者还可以包含另外的一种或多种材料。由树脂或者聚合物材料制成的母样模型易于用高解析度纹理来构建。此外，树脂或者聚合物材料允许足够的强度和耐水性。
[0023]该母样模型可以由活化的光聚合物制成。在本文中，光聚合物是可以通过光来活化的任何物质，其中活化引起液体光聚合物凝固。通过使用光聚合物，可以通过立体光刻来构建该母样模型，其允许以快的生产速度来实现具有特别高的解析度的纹理的母样模型。立体光刻允许实现大约0.1mm的解析度。关于生产该母样模型的方法的其它细节在本文别处给出。
[0024]该第一零件和第二零件可以由相同的材料制成。通过使用相同的用于该第一零件和第二零件的材料，可以通过增材制造方法同时生产该第一零件和第二零件。
[0025]该第一零件和第二零件可以是可分离连接的。任何可行的连接材料和/或粘合剂例如胶水、胶带等都可以用于将第二零件连接到第一零件。还可以使用夹子元件或者销子元件。例如粘合剂薄层可以用于将第二零件足够强地连接到第一零件，从而允许进一步加工来生产该模具，同时仍然使得该第一零件和第二零件通过施加足量的力而分离，而不损坏该第一零件或者第二零件。重要和优选地是该第一零件和一种或多种第二零件在使用过程中以彼此良好匹配的方式来排列。
[0026]如果该第一零件和第二零件是可分离连接的，则有利地增加了所述方法的模块化性能。可以生产单个第一零件，并将其与包含第一纹理类型的第二零件组合使用来生产具有第一纹理类型的第一模具。相同的第一零件可以与包含第二纹理类型的第二零件组合使用来生产具有第二纹理类型的第二模具，其中该第二模具的形状可以基本上类似于第一模具的形状。“基本上类似”在本文的上下文中表示类似，但是纹理不同，这归因于第二零件和制造缺陷。此外，因为预期纹理有最大磨损和撕裂，因此可以简单地更换其上纹理由于磨损和撕裂已经劣化的第二零件，同时将第一零件留在原位。同样，如果该第一零件由于任何原因而损坏，但是第二零件仍然完好，则仅仅需要更换第一零件。以这种方式，可以减少废料和与之相关的成本，从而产生更有利的环境影响。
[0027]该母样模型的第一零件也可以包含
具体实施方式：
[0087]在下面详细描述本发明的一些实施方案。要理解的是这些实施方案可以以多种方式改变和在任何相容的时候彼此组合，并且某些特征在它们看起来可有可无的情况下可以省掉。虽然本发明主要参考生产用于鞋类制品的鞋底元件的模具来描述，但是要理解该母样模型可以是阳模型或者阴模型，其可以用于生产需要纹理化表面的任何模具和任何模制部件。例如该母样模型可以可选择地用于生产模具，该模具用于形成自行车把手的纹理化手柄、运动球拍手柄、高尔夫球杆、球、手套等。
[0088]图1A显示了本发明的一种示例性第一零件12。图1B显示了示例性第二零件13a-13e，其配置成分别与第一零件12形成的相应凹进14a-14e匹配。示例性第二零件13a-13e全部包含纹理。要理解的是本发明的母样模型可以仅包含单个第二零件。如图1B所示，第二零件13a上的纹理图案不同于第二零件13b-13e上的纹理图案。在第二零件13a上使用与第二零件13b-13e的纹理不同的纹理，可以实现模制部件不同零件的理想的抓握水平。通常在本发明的上下文中，术语“纹理”或者“纹理化表面”适用于表面高度的任何调节。
[0089]图1C显示了用于生产模具的母样模型11的一种示例性实施方案，其包含：(a)第一零件12，和(b)第二零件13a-13e，每个均包含纹理化表面；其中该第一零件12和第二零件13a-13e是连接的。要注意的是在图1C的示例性实施方案中，出于说明目的，显示了用于连接另一个第二零件(未示出)的一个空位15。
[0090]该第一零件12和包含纹理化表面的第二零件13a-13e优选通过增材制造来生产。增材制造采用它的常规含义。即，增材制造是任何这样的技术，其应用了增材成形原则和由此通过连续增加材料来构建物理3D几何形状。增材制造包含3D打印和快速原型法。具体地，增材制造包含下列技术：例如激光烧结、直接金属激光烧结、选择性激光熔融、熔合沉积模拟熔合细丝制作和立体光刻。任何增材制造方法适于本发明。
[0091]通过增材制造来生产母样模型11的第一零件12和第二零件13a-13e的一个优点是生产过程中所需的加工步骤的数目与常规的生产具有纹理化表面的模具的方式相比可以减少。这参考图3和4来进一步描述。
[0092]本发明的一个优点是可以基于母样模型11来生产包含纹理化表面的模具，而无需化学蚀刻或者激光纹理化。这是因为母样模型11本身包含了含有纹理化表面的第二零件13a-13e。例如该模具可以基于母样模型11来直接或间接流延。流延是一种快速的、成本有效的和可再现的方法，其允许生产大量的模具，同时保持了高的纹理解析度。在本文的上下文中，解析度指的是使用其可以有意地和可再现地形成特征的最小尺寸。
[0093]通过增材制造来生产母样模型11的第一零件12和第二零件13a-13e的另一优点是增材制造是一种形成纹理的有效方法，所述纹理包含从表面向外延伸的纹理以及包含在表面中的凹进的纹理。常规制造技术例如研磨、激光纹理化或者化学蚀刻仅仅对于在表面上形成凹进的纹理是有效的，其是通过从模制部件的表面上除去材料来进行的。所以在常规的制造技术中，当形成的纹理包含从表面向外的延伸时，产生大量的废料。虽然可以首先形成包含凹槽的阴模型和然后以其为基础流延阳模型，但是这将导致另外的加工步骤并限制了合适的材料选择。
[0094]此外，本发明的基于母样模型11的模具纹理的解析度优于通过增材制造直接生产的金属模具。更好的纹理解析度允许形成更多的纹理种类，和通常因此改进了抓握水平。
[0095]本发明的另一优点是增加了模具生产的灵活性。归因于该母样模型11的模块化性质，具有第一纹理类型的第一模具和具有第二纹理类型的第二模具通常可以通过仅设计该母样模型11的单个第一零件12和通过设计该母样模型11的两种或者更多种第二零件13a-13e来生产。通过这种方式，所述形成方法变得更有效。
[0096]在这种示例性实施方案中，该模具用于生产鞋类制品，和该母样模型11作为一部分的鞋类制品的阳模型。本发明特别适于形成用于生产鞋类制品的模具。这是因为在典型的鞋类生产环境中，需要快速和可再现地生产非常大量的纹理化部件。本发明的一种母样模型11可以用于制造数个模具，然后所述模具可以平行用于通过流延来生产该鞋类制品的一部分。如果该母样模型11是一部分的鞋类制品的阳模型，则可以在单个步骤中直接流延模具，该模具是一部分的鞋类制品的阴模型。
[0097]优选形成该母样模型11的第一零件12，使得该第一零件12可以基本上限定该鞋类制品的整个鞋底元件的轮缘。用“基本上限定”表示在本发明的上