محافظ روشنایی

محافظ روشنایی

فناوری چاپ سه بعدی کاربرد گسترده ای در صنعت مد باهدف ساخت هندسه های پیچیده و طرح های شخصی دارد که ممکن است با روش‌های تولید سنتی به چالش کشیده شود. در سال های اخیر، فناوری چاپ سه بعدی (3DP) در صنعت کفش بسیار مورد توجه قرار گرفته است. امروزه برخی از شرکت ها و طراحان استفاده از 3DP را در طراحی کفش به منظور تناسب و عملکرد بهتر آغاز کرده اند. برای مثال، افلاطونی یک زیره و کفی کفش قابل تنظیم با کمک یک چاپگر سه بعدی پلی جت را توسعه داد. با این حال، روش های 3DP به کار رفته در مطالعات قبلی به پلی جت یا تف جوشی لیزری انتخابی محدود شدند که انتخاب مواد محدود و هزینه های بالا آنها را محدود می کند. دیگر طراحان شروع به کشف کاربرد بالقوه مدل‌سازی رسوب جوش داده شده (FDM) به عنوان روش اقتصادی 3DP، با فیلامنت های انعطاف پذیر 3DP همچون پلی یورتان ترموپلاستیک (TPU) درحین توسعه ابزارهای پوششی چاپ سه بعدی کردند. چندین سال گذشته، نیاز روزافزون به نمونه سازی با درنظر گرفتن کارایی مواد زمینه را برای ظهور فناوری چاپ 4 بعدی فراهم کرد. با توسعه 3DP، فناوری 4DP براساس مفهوم ساخت افزودنی و دیدگاه "زمان" را به عنوان بعد چهارم ابداع شد که چاپ اشیاء را باهدف تغییر شکل یا ویژگی هایی مانند رنگ و درخشندگی درطول زمان در پاسخ به محرک های خارجی فراهم می کند. درحال حاضر، استفاده از مواد 4DP با قابلیت تبدیل شکل ها یا رفتارها در زمینه های زیست پزشکی محدود شده است. تلفات عابران پیاده در ایالات متحده از سال 2009 به طور مداوم افزایش یافته است، به طوری که 76 درصد از این آمار در شب اتفاق افتاده است. باتوجه به گزارش سازمان امنیت ترافیکی در بزرگراه های ملی، کودکان بین 10 تا 14 سال در ایالات متحده بالاترین درصد آسیب دیدگی در گروه های سنی مختلف را به خود اختصاص داده اند. بهبود دید در شب با پوشیدن لباس های بازتابنده یا درخشان که توجه دیگران را جلب کرده و به آنها هشدار می‌دهد تاثیر بسزایی بر ایمنی عابران پیاده دارد. با ادغام با مواد 4DP، لباس های چاپ سه بعدی با جلوه‌ای درخشان در تاریکی برای رانندگان راحت تر تشخیص داده شده و از تصادف جلوگیری می کنند. اگرچه مواد 4DP پتانسیل بالایی برای توسعه پوشاک باتوجه به شرایط محیطی باهدف بهبود عملکرد پوشاک و جلب رضایت کاربران دارند، کمتر به توسعه پوشاک کاربردی سه بعدی ادغام شده با فناوری EDP به منظور بهبود ایمنی کودکان پیاده در محیط های کم نور توجه شده است. از این رو، هدف ما در این مطالعه طراحی کفش های سه بعدی قابل تنظیم با قابلیت انتشار نور در تاریکی با استفاده از مواد جدید 4DP است.

جنبه زیبایی شناختی

با اتخاذ رویکرد طراحی مدولار لی و لی که در طراحی 3DP استفاده می شود، همان طور که در شکل زیر نشان داده شده است این طرح کفش با درنظر گرفتن ایمنی کودک پیاده از یک قاب داخلی، رویه خارجی، یک زیره و یک کفی قابل تنظیم تشکیل شده است.

شکل 1:

شکل رویه خارجی که از طبیعت نوسانی نور الهام گرفته است، نشان دهنده طراحی جنبه های دید در شب و ایمنی است. دو رنگ سفید و زرد به دلیل نماد درخشندگی و دید خوب در محیط کم نور به عنوان رنگ های اصلی در طراحی کفش انتخاب شدند؛ به ویژه، رنگ زرد که می تواند بلافاصله رانندگان را مطلع کند. باتوجه به ویژگی های کاربردی، بیانی و زیبایی شناختی، چند قطعات مثلثی باهدف بهینه سازی مقاومت کششی و چسبندگی در زیر زیره کفش تعبیه شدند. با ادغام فیلامنت های TPU انعطاف پذیر، این قطعات مثلثی متشکل از شیارها و کانال بین کفش و سطح زیرین کفش که با سطح زمین در تماس است، برای جلوگیری از لیز خوردن کودک اصطکاک ایجاد می کنند که ایمنی کودک را افزایش می دهد.

فرایند، تکنیک و اجرا

فرایند طراحی شامل طوفان فکری و طراحی، اسکن سه بعدی پا، مدل سازی CAD، آزمایش نمونه اولیه، 3DP و مونتاژ می شود. برای سفارشی سازی طرح به منظور برآوردن نیازهای ارگونومیک کاربران، در اینجا از یک اسکنر سه بعدی پا برای اولین بار برای اسکن پای چپ یک داوطلب استفاده شد. سپس داده های سه بعدی پا جمع آوری شده و با نرم افزار Rhino 3d برای مدل سازی دیجیتالی تمامی اجزای کفش سه بعدی پردازش شدند. همان طور که در شکل زیر هم آمده است ابعاد، خطوط و اشکال منحصر به فرد مدل پا با اندازه‌گیری‌های دقیق استخراج شده و به داخل کفی اکسترود شدند.

شکل 2:

همه اجزاء به طور جداگانه به عنوان فایل OBJ برای برش و 3DP طراحی می شوند. فریم داخلی، زیره و کفی قابل تنظیم با یک چاپگر سه بعدی FDM با استفاده از فیلامنت های انعطاف پذیر چاپ شدند که بالشتک را ایجاد کرده و درحین راه رفتن از اندام محافظت می کند. باتوجه به شکل زیر، از مواد 4DP درخشان در تاریکی برای رویه بیرونی کفش استفاده شد تا پس از قرار گرفتن در معرض نور در تاریکی بدرخشد.

شکل 3:

مواد 4DP جدید با قابلیت جذب و انتشار نور برای توسعه پوشاک هایی مناسب هستند که قدرت دید در محیط کم نور افزایش می دهند. در مجموع، چاپ تمام اجزاء 62 ساعت زمان می برد. سپس تمام قطعات به صورت دستی مونتاژ می شوند.

انسجام مواد

با ادغام فناوری های طراحی نوآورانه (اسکن سه بعدی پا، مدل سازی CAD، 3DP و 4DP)، روش طراحی ارگونومیک و رویکرد طراحی مدولار، این طراحی که محافظ روشنایی نامیده شده است، نیازهای کاربردی، بیانی و زیبایی شناختی کاربران را برآورده می کند؛ به ویژه اینکه کفی سفارشی و همچنین استفاده از مواد انعطاف پذیر EDP و 4DP ایمنی و راحتی کودک را به حداکثر می رساند. در طراحی این کفش کودک از نوسانات نور و قابلیت دید باهدف بهبود ایمنی عابر پیاده و به طور بالقوه نجات جان آنها الهام گرفته شده است.

توزیع طرح

با ترکیب رویکرد طراحی مدولار، این طرح امکان استفاده از یک روش اقتصادی و مقرون به صرفه FDM 3DP در طراحی کفش را باهدف افزایش جنبه زیبایی شناختی و عملکرد آن فراهم می کند. باتوجه به اینکه 4DP هنوز در مراحل اولیه خود است، نمونه اولیه کفش ما ادغام با مواد 4DP پتانسیل واقعی استفاده از 4DP را برای توسعه پوشاک کاربردی در صنعت کفش و پوشاک به نمایش می گذارد. این طرح آزمایشی یک طرح خلاقانه و مهم در (الف) طراحی کفش قابل تنظیم با استفاده از روش FDM 3DP، (ب) استفاده از مواد 4DP در فرایند طراحی و شناسایی پتانسیل های توسعه پوشاک و کفش، و (ج) توسعه ابزارهای پوشیدنی کاربردی سه بعدی با فناوری طراحی جدید باهدف جلوگیری از آسیب دیدگی عابر پیاده با بهبود میدان دید آنها در تاریکی به شمار می رود.