Método de fabricación de calzado para escalada.

Campo de la técnica

La presente invención se refiere a un método aplicado en el sector dedicado a la fabricación de calzado para escalada, también denominado pies de gato.

Estado de la técnica

Los pies de gato son un tipo de calzado ligero, flexible, adherente y muy técnico que se utiliza para escalar.

Los parámetros para definir este tipo de calzado son bien conocidos, como se menciona en numerosas páginas web que citan los elementos que han de tenerse en cuenta para elegir el diseño apropiado según las necesidades del usuario. Un ejemplo de estas páginas web puede verse e: https:/piesdegato.online/como-elegir/ del 29/11/2020.

En la patente US10241498B1 se describen zapatos, en particular para escalada personalizados creados mediante fabricación aditiva para proporcionar una pluralidad de materiales, patrones y formas que se personalizan para un usuario concreto. Los zapatos para pies se diseñan mediante el uso de un modelo tridimensional ("3D") de una parte del cuerpo. El modelo 3D se analiza para proporcionar información detallada sobre las características anatómicas de la parte del cuerpo, lo que ayuda a seleccionar materiales específicos, patrones de materiales y formas que se integran en el diseño de la prenda exterior personalizada. A continuación, el diseño se carga en una máquina de fabricación aditiva, como una impresora 3D, para una fabricación económica y rápida.

Es fundamental que los pies de gato queden bien apretados, aunque sean incómodos en un primer momento; ya que el ajuste es importante para ganar en sensibilidad y notar los pequeños salientes de roca.

El pie de gato es un calzado muy personal. Al utilizarse en un deporte con muchas variantes (tipo de roca, tipo de vía, dificultad...), existen muchas tipologías diferentes de calzado para poder obtener el mejor rendimiento posible en función de las condiciones. Según el tipo de horma se pueden desglosar en diferentes tipos: de horma rígida, de horma blanda, de horma simétrica, horma asimétrica, entre otros.

El ancho de la horma, la forma de la puntera y la forma del talón también pueden variar según la marca y el modelo, en un intento de abarcar una mayor variedad de morfologías de pie.

También, existen otros aspectos importantes a considerar como por ejemplo, el tipo de cierre, la curvatura de la suela o el grado de transpiración de los materiales de fabricación.

Tal y como se ha citado anteriormente, es fundamental llevar los pies de gato bien apretados para poder tener sensibilidad y buen tacto con la roca durante la actividad.

Dado que las hormas de los pies de gato actuales están fabricadas mediante un estándar y no se adaptan correctamente a la morfología individual de cada pie, los escaladores se ven obligados a usar menos tallaje del que utilizan habitualmente. Esta problemática ha llegado hasta tal punto que se ha normalizado llevar 2, 3 o incluso 4 tallas menos. Por este motivo, al comprar este calzado con ajuste extremo, los pies de gatos causan dolor y malestar, y acaban produciendo deformaciones y lesiones al usuario.

Según un estudio publicado por la APMA (American Pediatric Medical Association), el 86% de los escaladores tienen patologías en sus pies debido al uso de este calzado.

Por otro lado, cabe destacar que todos los individuos son asimétricos, unos más que otros, pero no hay nadie que tenga los dos pies exactamente igual. Ese aspecto es importante debido al carácter técnico y ceñido del calzado de escalada, donde una pequeña diferencia de tallaje puede suponer un gran dolor o incomodidad a la hora utilizarlos.

Por otra parte, si se utiliza un tallaje más holgado para no sufrir dolor en el pie más grande, el calzado no se ajustará correctamente al pie más pequeño, pudiendo peligrar la salud del escalador.

Por este motivo, ver a profesionales con modelos de calzado diferentes en cada pie es un fenómeno bastante habitual en el mundo de la escalada.

En conclusión, la mayor problemática del calzado de escalada es su falta de adaptabilidad al pie individual de cada escalador, y las patologías que acaba causando debido a su uso. El origen de esta problemática es la fabricación de modelos con hormas estandarizadas, las cuáles no cubren todo el espectro existente de diversidad morfológica entre pies.

La presente invención pretende resolver esta problemática.

El método de fabricación de calzado de escalada objeto de la invención presenta un calzado hecho a medida para cada usuario, y personalizable según sus preferencias: tipología de escalada, nivel de ajuste, rigidez y color. Además gracias al uso de la tecnología de impresión 3D se consigue una reducción de más del 50% en cuanto a los materiales empleados y a los procesos de fabricación respecto a los métodos tradicionales, así como la automatización de procesos y un producto final más sostenible, gracias a la producción local bajo demanda, el uso de materiales reciclables de origen no animal y la reducción de la huella de carbono respecto al calzado tradicional.

El objetivo final de la invención es la obtención de unos pies de gato que le proporcionen al usuario una mayor comodidad de uso y una disminución del riesgo de lesiones en la práctica deportiva.

De acuerdo con la invención se propone un método de fabricación de calzado de escalada en impresión 3D, en particular pies de gato que comprende según técnica ya conocida en el estado de la técnica (por ejemplo según lo divulgado en la US, las siguientes etapas: el escaneo de los pies del usuario mediante un dispositivo electrónico y la obtención de una imagen 3D de los pies a utilizar como modelo; la selección en un programa informático de diseño en 3D de una serie de parámetros de los pies de gato a fabricar según las preferencias del cliente; el modelaje del pie de gato mediante un software de diseño paramétrico en 3D a partir de la imagen escaneada de los pies, de acuerdo con los parámetros de los pies de gato seleccionados previamente y la obtención de una superficie a modo de calcetín base con la forma del pie de gato; la generación por el programa informático de la forma de la horma de los pies de gato a fabricar a partir de la superficie del calcetín base; la fabricación mediante impresión 3D con un polímero termoplástico flexible de los pies de gato, de acuerdo con el modelo generado; y finalmente el ensamblaje a dichos pies de gato de una suela de caucho y las tiras traseras por técnicas de encolado y/o cosido,

Conforme a lo previsto en un ejemplo de realización previsto de esta invención los citados parámetros de los pies de gato comprenden: al menos uno de los siguientes elementos dimensionales o de medida: el patrón, el tallaje, la forma de la planta y el espesor/rigidez del pie de gato, y al menos una de las siguientes informaciones: tipo de escalada, grado de ajuste al pie, rigidez del pie de gato, y color del cuerpo, según preferencias del usuario.

Además de ello el método se caracteriza por los siguientes aspectos: la citada horma generada por el programa informático se realiza de modo individual para cada uno de los pies del usuario, en base a las medidas del propio pie y a los parámetros de los pies de gato seleccionados e introducidos; la fabricación del cuerpo del pie de gato mediante tecnología de impresión 3D está basada en la fusión de partículas de polvo de poliuretano termoplástico, y el ensamblaje final comprende la incorporación adicional en los pies de gato de una lengüeta, unas cintas de ajuste, y unas bandoleras laterales, de manera que por aplicación de este método se obtiene un calzado único hecho a medida para cada usuario según su morfología de pies y sus preferencias de performance y diseño.

Conforme a esta invención la tecnología de impresión 3D basada en la fusión de partículas de polvo de poliuretano termoplástico se implementa a través de la pulverización de un agente fusor y el calentamiento del material en polvo.

Por otro lado dicho grado de ajuste al pie se obtiene por aplicación de un factor de reducción predeterminado (seleccionable dentro de un rango) a una talla idónea u holgada de cada pie obtenida a partir de medidas realizadas por ejemplo por medios electrónicos desde la citada imagen 3D.

Asimismo los citados parámetros de los pies de gato seleccionados por un usuario en un programa informático en 3D, comprenden valores tales como nivel de curvatura de la horma, grado de simetría, pliegue de o dedos y tallas de menos que se desea para el modelo generado. En el método propuesto se ha previsto que los citados parámetros de los pies de gato a fabricar según preferencias de los usuarios se puedan seleccionar de una manera preferida mediante una plataforma digital tipo web o aplicación informática (app) la que tendrá acceso el usuario.

El método comprende además y en una etapa final el post-procesado del cuerpo del pie de gato mediante la aplicación de un recubrimiento superficial flexible para un mejor acabado y propiedades mecánicas.

En un ejemplo de realización de la invención se ha previsto que la generación por el programa informático de la forma de la horma de los pies de gato a fabricar a partir de la superficie del calcetín base comprenda:

- la preparación de una malla original correspondiente a la imagen del pie obtenida por escaneo, incluyendo dicha preparación:

• la limpieza de las imperfecciones de la malla original, y

• la eliminación de la zona inferior de dicha malla original de los huecos existentes entre los dedos.

Y dicha preparación de una malla original, siempre de acuerdo con el ejemplo de realización explicado, comprende además las siguientes operaciones:

• el cálculo de diversas secciones del pie situadas en zonas de interés, tales como: talón, dedos, metatarsiano, posibles deformaciones, etc.

• la edición de las secciones afectadas por los dedos para que pasen únicamente por la zona exterior consiguiendo homogeneizar la superficie definida por dicha malla modificada;

• la modificación de la zona del talón redondeándola para eliminar posibles deformaciones en caso de que el pie se encontrara en carga durante el escaneo y aproximarla a la forma de un pie en estado de reposo.

• la definición de unas líneas constructivas, lo más rectas posible, desde la punta del pie al talón pasando por todas las secciones, y • la definición con las secciones y las curvas constructivas de una superficie a modo de “calcetín base”.

El usuario puede realizar el escaneo de cada uno de sus pies mediante dos vías distintas:

1. Escaneo a través de su teléfono móvil o dispositivo electrónico de tableta.

Descargando una aplicación específica que le permite escanear sus pies en cualquier lugar siguiendo las instrucciones para obtener un escaneado de calidad. El escaneado se puede realizar desde cualquier teléfono móvil ya que se trata de una tecnología que usa fotometría para obtener el modelo 3D del pie, por lo cual, lo único que se necesita es realizar 3 fotos de referencia específicas al pie.

2. Escaneo en punto de atención al usuario localizado por ejemplo en tiendas de material de escalada o en rocódromos y con personal profesional dedicado al escaneo de los pies del usuario y, mediante la misma interfaz comentada en el punto anterior, para generar el diseño de los pies de gato personalizados con las preferencias del usuario.

El modelaje del pie de gato se puede realizar, según un ejemplo de realización, utilizando programas tales como Grasshopper de Rhinoceros, es decir un programa de ordenador o software de diseño paramétrico en 3D que permite generar definiciones para obtener geometrías complejas y adaptables que finalmente se pueden exportar en STL para imprimir en 3D.

De acuerdo con un ejemplo de realización de la invención la impresión 3D de los pies de gato se realiza mediante la tecnología de impresión 3D Multi Jet Fusión (MJF) de HP con el polímero termoplástico flexible Ultrasint TPU01 de BASF, por tratarse de un material y un proceso adecuado para obtener las propiedades óptimas para la fabricación de los pies de gato, tanto por su flexibilidad como resistencia.

El método de la invención también contempla el post-procesado del cuerpo del pie de gato con un arenado para limpiar la superficie y el recubrimiento superficial con un recubrimiento flexible de BASF para un mejor acabado y propiedades mecánicas.

Este método de fabricación proporciona múltiples ventajas tanto de fabricación como de uso, entre las que cabe mencionar:

La creación de una horma individual para cada pie. La personalización de cada pie de gato según las preferencias del usuario.

La reducción de procesos y materiales, y la posibilidad de automatización.

La fabricación de un producto más sostenible gracias a: producción local bajo demanda, uso de materiales reciclables de origen no animal, reducción de la huella ecológica.

Se entenderá en la presente descripción que cualquier rango de valores ofrecido puede no resultar óptimo en sus valores extremos y puede requerir de adaptaciones de la invención para que dichos valores extremos sean aplicables, estando dichas adaptaciones al alcance de un experto en la materia.

Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de un ejemplo de realización con referencia a los dibujos adjuntos, que deben tomarse a título ilustrativo y no limitativo, en los que:

Breve descripción de las figuras

- La figura 1 muestra una vista de la malla original obtenida por escaneado de un pie del usuario, y sus correspondientes medidas.

- La figura 2 muestra una vista de la malla original de una de las múltiples hormas base de calzado de escalada en las que se basa todo el sistema de personalización.

- La figura 3 muestra la malla de la horma personalizada con las medidas del pie de cada usuario.

- La figura 4 muestra una vista de un ejemplo de realización del pie de gato obtenido por impresión 3D.

- La figura 5 es una vista explosionada del pie de gato, de la suela, las bandoleras laterales, la lengüeta, las cintas de agarre y los cordones de ajuste previamente a su montaje final.

- La figura 6 muestra una vista en perspectiva del pie de gato obtenido con el método de la invención.

- La figura 7 ilustra esquemáticamente un resumen del proceso de realización de la invención dividido en 3 fases: la primera, obtención de datos; la segunda, obtención del modelo 3D del pie de gato; y la tercera, finalización de producto final. - La figura 8 muestra una vista de un ejemplo de realización, según la invención, de la malla original una vez editada.

- Las figuras 9A - 9D muestran sendas vista de las secciones de la figura 8: sin modificar, una vez modificada la zona de los dedos; una vez modificadas las zonas del talón y del tobillo respectivamente y con unas líneas constructivas longitudinales y la superficie del “calcetín base”.

Descripción detallada de un eiemplo de realización

Las figuras adjuntas muestran ejemplos de realización con carácter ilustrativo no limitativo de la presente invención.

En la figura 1 se ha representado la malla original obtenida mediante el escaneo de un pie del usuario y que se somete a continuación a un proceso de modelado en varias fases.

En esta figura 1 se han indicado diferentes medidas, todas ellas expresadas en milímetros.

FL: Longitud del pie.

TG: Perímetro de los dedos.

BG: Perímetro de la sección del empeine.

BW: anchura del empeine.

IG: Altura del empeine

Como se ha comentado anteriormente, el referido proceso de modelado se realiza a partir de los parámetros seleccionados por el usuario una vez escaneados, individualmente, cada uno de sus pies. Con el modelo 3D de los pies y los parámetros validados, se inicia el proceso de modelado.

Para comprender correctamente el proceso, es importante diferenciar entre escaneado del usuario, la horma base, y la horma personalizada. La horma base es horma estandarizada que se utiliza como referencia para la creación de la horma personalizada en base a las medidas del pie del usuario extraídas del escaneado. Existen diferentes tipos de horma base según el tipo de escalada, la agresividad del calzado y la forma del pie. Según los parámetros introducidos por el usuario el proceso de modelado se inicia con una horma u otra.

En la primera fase del modelado se introducen las medidas necesarias del pie escaneado del usuario en el código creado para la obtención de la horma personalizada del usuario. En este código se combinan la horma base con las medidas del pie del usuario y se obtiene la horma personalizada del usuario . Gracias a esta combinación se realiza una homogeneización de la malla que nos permite la construcción y modelado del pie de gato alrededor de la horma.

De la misma manera que en los zapatos tradicionales, la horma determina el ajuste, confort y estética del zapato. En este caso, la horma no solamente se ajusta al pie, sino que además se modifica su forma para obtener una posición óptima del pie al escalar.

En esta parte se genera el cuerpo del pie de gato a partir de los requerimientos del usuario, dándole libertad para modificar a su gusto las geometrías y espesores, para que la rigidez y el rendimiento del calzado sean los deseados. Estos parámetros se personalizan dentro de unos márgenes definidos que aseguran la correcta producción del calzado, para obtener siempre un producto de calidad que asegure una buena experiencia y rendimiento.

Con estos parámetros el programa genera el modelo 3D de pie de gato representado en la figura 4 y en el que se pueden diferenciar las distintas partes del diseño; concretamente: el tensor de talón (41), el patrón principal (42), los agujeros para los cordones (43), la apertura del empeine (44) y la suela (45).

La selección de la forma de los patrones (cuadrado, triangular, hexagonal), y del tamaño y el grueso de las diferentes partes determina en gran medida el comportamiento del pie de gato y dichas decisiones afectan directamente al ajuste y rendimiento del calzado.

Cabe destacar que cada patrón reacciona de una forma distinta a la tensión y se expande de forma diferente, generando un comportamiento distinto en cada caso.

El tensor (41) da rigidez al pie y bloquea el movimiento. Según el tipo de prestaciones exigidas y la rigidez elegida por el usuario el espesor y forma del tensor pueden variar.

Una vez generado el modelo 3D se fabrica el producto mediante la tecnología de impresión basada en la fusión de polvo de poliuretano termoplástico, que se caracteriza por su resistencia, flexibilidad, durabilidad, resistencia al impacto y biocompatibilidad.

Durante el proceso de desarrollo del producto se han llevado a cabo diversas iteraciones con diferentes métodos de fabricación y materiales, pero la calidad y las propiedades mecánicas resultantes no han sido las adecuadas para la aplicación expuesta. Por ello el uso de la tecnología de impresión 3D basada en la fusión de partículas de polvo de poliuretano termoplástico, se ha elegido en este ejemplo de realización como base sobre la cual se sustenta todo el diseño y creación de la invención, así como su método de fabricación.

Una vez realizada la impresión, para mejorar el acabado, el rendimiento y las propiedades mecánicas del pie de gato, se le aplica un post-procesado que consiste en la aplicación de un acabado superficial flexible que permite cubrir el calzado de diferentes colores. Esta tecnología es altamente controlable, lo que permite resultados reproducibles sin degradación de las propiedades mecánicas de las piezas y aporta diversas ventajas.

Mejora la estética y el rendimiento de la pieza, sella la superficie y ofrece una apariencia y sensación agradables al tacto.

Aumento de las propiedades mecánicas: con el recubrimiento de la superficie se protege al material de los rayos UV y otros factores externos, así como también se evita la absorción de sudor y degradación del propio material.

Precisión dimensional: El proceso no degrada las propiedades mecánicas de las piezas.

Finalmente, se realiza el ensamblaje con las diferentes piezas que completan el calzado. En las figuras 5 y 6 se muestran el cuerpo (51), la suela (52), las cintas de ajuste (53), las bandoleras laterales (54), cordones (55) y lengüeta (56).

Los procesos de ensamblaje en este ejemplo de realización son los siguientes:

• Las cintas de ajuste (53) y la lengüeta (56) se ensamblan al cuerpo (51) mediante un cosido.

• Las bandoleras laterales y la suela se ensamblan mediante un pegado específico para suelas de pies de gato, que puede estar realizado de forma artesanal por profesionales, o automatizado.

Con referencia al ejemplo de realización detallado en las figuras 8 y 9, en la primera fase del modelado se limpian todas aquellas imperfecciones de la malla original y se reduce la calidad para que se pueda trabajar con ella sin perder las dimensiones clave. Después se prepara la parte inferior de la malla eliminando los agujeros entre los dedos para simplificar los pasos posteriores, obteniendo la malla limpiada (2) de la figura A partir de la malla limpiada (2) no se puede generar el pie de gato directamente. Primero se crea a partir de dicha malla una superficie a modo de “calcetín base”, y con esta superficie se genera el diseño del pie de gato.

Para generar dicho “calcetín base” se usan unos puntos de interés de la malla (2) para que éste represente debidamente el pie. Para ello, se calculan diversas secciones (3) del pie situados en sus zonas de más interés (talón, dedos, metatarsiano, posibles deformaciones, etc.) como se muestra en la figura 8.

A continuación para generar una superficie lo más sencilla posible, se editan las secciones (3) tal como se muestra en las figuras 9A- 9D, modificando inicialmente las secciones afectadas por los dedos para que dichas secciones (3) pasen únicamente por la zona exterior-superior (figura 9B) consiguiendo homogeneizar la superficie y darle la forma de “calcetín base”.

Seguidamente se modifican las secciones (3) de la zona del talón, ya que durante el escaneo el pie está recibiendo carga y se busca redondear esta zona para hacerlo lo más parecido posible a un pie en estado de reposo (Figura 9C).

Por último, se generan unas curvas constructivas (4) que van desde la punta del pie al talón pasando por todas las secciones (figura 9D). Estas curvas constructivas (4) deben ser lo más rectas posible, ya que su dirección marca los ejes de la superficie que se generará. Una vez están generadas, se modifican los extremos para que sean tangentes entre ellas y no generen un pico en los extremos.

Con las secciones (3) y las curvas constructivas (4), se genera el calcetín base, anteriormente referido.

A continuación se genera la horma. De la misma manera que en los zapatos tradicionales, la horma determina el ajuste, confort y estética del zapato. En este caso, la horma no solamente se ajusta al pie, sino que además se modifica su forma para obtener la posición óptima del pie al escalar.

En esta parte del proceso el usuario determina qué forma quiere que tenga su horma y el programa modifica el calcetín base para que se ajuste a sus requerimientos.

Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como unos ejemplos de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación.