專門製作的軟性元件的製作方法

2023-05-13 06:45:36 2

專利名稱：專門製作的軟性元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及定製的元件和/或裝置的設計和製造，特別是軟性元件/裝置，例如用於軟性耳模的元件。
背景技術：
專門製作的個人產品在本領域中是已知的，既有低技術產品也有高技術產品。實例有鞋、珠寶、助聽裝置、牙齒修復等等。提到的實例是對個人的解剖學部位或多或少地定製以提供最可能的匹配的產品。這種定製要求某種對個人的繪圖，或者至少是對具體身體部位的繪圖。詳細的繪圖可以通過直接掃描或利用印模而提供。印模廣泛使用於牙齒修復工作和助聽技術中。當已經提供了對個人的繪圖，例如對耳的繪圖時，例如藉助CAD/CAM技術設計和 製造專門製作的裝置的方法和工藝在本領域中是已知的，其中可以設計和製造裝置的單個元件(或裝置的原型)以對個人最佳匹配。然而，這主要適用於能通過CAM技術直接製造的硬性元件(或原型元件)。耳模(或耳模具或耳朵模或耳朵模具)是插入耳中佩戴用於傳導聲音或保護耳朵的裝置。當用於助聽裝置(特別是耳後(BTE)助聽裝置)中時，耳模用作傳導器由此改進聲音向鼓膜的傳輸。為了最佳匹配，可以使耳模對耳朵和耳道在解剖學上成型。為了通用，耳模可以生產成不同的尺寸。耳模可以由硬的或軟的材料製成，然而軟材料自然對使用者最舒適。JP2006197145公開了一種例如用於耳塞的耳孔安裝元件製造方法，其通過測量不同狀態中的耳孔形狀來產生形狀數據。測量不同狀態中的耳孔形狀(1，2)並產生耳孔形狀數據出，7)。利用獲得的耳孔形狀數據通過計算機(8)產生形狀數據(10)，將通過計算機產生的形狀數據發送到數控仿形機(11)以製造耳孔安裝元件(25)。即使當耳孔形狀改變時，元件的安裝狀態也維持在良好位置中。KR20090092519披露了一種助聽器殼的製造方法，包括利用矽樹脂獲得耳印模的步驟；掃描耳印模的步驟；利用軟體設計助聽器殼的步驟；利用快速成型設備輸出助聽器殼的步驟；和裝配電子元件和助聽器殼並控制質量的步驟。考慮到耳形狀的複雜性和多樣性，掃描耳印模的步驟使用三維掃描儀。US2004026163A披露了一種用於製造具有至少一個通氣道的耳裝置的方法，通氣道基本上在所述耳塞裝置的長度上在分別面對鼓膜和外耳環境的區域之間延伸，該方法包括下列步驟提供包括所述通氣道的三維形狀的數據；通過普通地沉積一層液體材料或一層粉末材料來分析所述耳裝置的各部分，並通過雷射布置在所述層中固化所述部分的單獨成型的層，由此利用所述數據控制所述雷射布置以分別在所述層中固化所述通氣道的橫截面的輪廓。根據一個實施例，耳裝置在預定區域中被製成柔性的或可壓縮的。為此，將耳裝置的殼，特別是內耳助聽器的殼，安裝在具有波浪形的或摺狀的風箱結構的一個或多個預定區域中，其中要求可彎曲性或可壓縮性。
W002071794A披露了一種定製耳機的計算機輔助建模的方法，定製耳承包括對個人耳道和/或聽道匹配的至少一個部分，該方法包括下列步驟a)獲得耳道的至少一個部分的三維計算機模型，3D-模型，所述3D-模型具有外表面，b)初始布置與3D-模型有關的至少一個元件，c)初始布置與3D-模型的外表面有關的切割曲線或切割表面，所述切割曲線或切割表面將3D-模型分成外部部分和內部部分，d)初始形成連接表面，其連接所述至少一個元件和3D-模型的內部部分，所述連接表面由此是3D-模型的一部分，e)進行所述至少一個元件的布置的評估，所述評估包括所述至少一個元件關於3D-模型的一個或多個部分和/或其他元件的衝突檢測，和f)基於所述評估的結果調整所述至少一個元件的布置、切割曲線或切割表面的布置、和/或連接表面的形成。根據一個實施例，考慮到耳道和/或外耳和/或聽道的硬和柔的部分的位置，給模型的不同部分分派不同的材料。US2006239481A披露了一種生產聽力裝置元件的鑄模的方法，包括下列步驟提 供代表聽力裝置元件的三維形狀的CAD數據；形成關於所述聽力裝置元件形狀的負數據；和利用快速成型技術根據所述負數據鑄造所述聽力裝置元件的陰模。

發明內容
本發明的一個目的是能高效製造用於個人裝置的定製軟性元件。這通過用於創建定製的鑄模的CAD模型的計算機實施方法而實現，該模型被定義為鑄模CAD模型，其用於模製個性化裝置，其中鑄模用於鑄造作為個性化裝置的一部分的至少部分軟性的模具，並且其中鑄模適合於通過快速成型而製造，例如3D列印，所述方法包括下列步驟-獲得代表個性化裝置的輸入3D模型，其中輸入3D模型是通過3D掃描而獲得的，-生成鑄模CAD模型作為輸入3D模型的至少一部分的印模,所述鑄模CAD模型由此包括個性化裝置的負幾何形狀，和-通過至少一個分離平面和/或分離樣條曲線確定鑄模CAD模型的至少一個分段。在本發明的優選實施例中，個性化裝置被成型和/或定做以匹配人的解剖學部位。下面的情況將是這種情形個性化裝置是人的BTE助聽裝置且元件是相應的耳模，即耳模成型為匹配人的耳道。個性化裝置也可是包括軟模部分的殼類型的聽力裝置，其中聽力裝置可以是下列類型耳道內的接收器(RIC)、耳內機(ITE)、耳道內機(ITC)、完全耳道內機(CIC)、耳道內不可見機(IIC)等等。因而，利用本發明，通過用軟體應用中的手動和/或自動計算集合來產生用於澆注或注射成型的鑄模，可將CAD方法應用於設計和製造用於聽力裝置或助聽器應用的軟性殼的軟性模。因而本發明的一個實施例披露了設計和製造專門製作的軟性耳模的方式。軟性模的製造可以通過鑄造進行，因為可能不能藉助3D列印來製造例如矽樹脂的軟性模。因而本發明可用於製造不能通過其他技術，例如3D列印，來製造的模。個性化裝置如耳模可包括硬性部分和軟性部分，因而個性化裝置可僅由軟性部分構成或包括硬性和軟性部分的組合。軟性可被定義為屈服於物理壓力，過度易受影響的，順從的等等。輸入3D模型優選地在設計鑄模的過程中是起點，因為輸入3D模型是代表個性化裝置的模型。因而，本發明的一個目標是提供手段和方法以提供輸入3D模型或所述3D模型的至少一部分的實際物理複製品。有利地，方法是計算機實施的而不是通過手工進行的，因為如果使用手工，則不能製造模具中的某些非常小的元件、部件或特徵，但當使用計算機實施的方法時，這是可能的。例如當創建具有用於孩子的模具或殼的聽力裝置時，孩子的耳朵非常小，非常小的特徵可能是必需的。此外，通過手工獲得的質量和/或可製造性對於個性化裝置如聽力裝置而言可能不是足夠好的，在個性化裝置中，裝置的匹配或複雜性是非常重要的。在這些情況下，計算機實施的方法將用於獲得令人滿意的結果。
使用計算機實施方法的另一個優點是它減少了軟性材料消耗，這是因為沒有浪費。用於製造例如聽力裝置的耳模的某些材料是非常昂貴的，因而非常希望使用儘可能少的材料，經濟上來說，甚至例如使用的材料少5%也可能是非常有利的。當使用創建耳模的計算機實施方法時，將不會丟棄材料，但當通過手工製作耳模時，例如必須從製造的耳模中將用於創建通氣道的管鑽出來，於是這種可能非常昂貴的耳模材料將不可再次使用。在製造例如用於耳模的鑄模CAD模型時可使用不同的鑄造類型，例如-開杯鑄造，當不要求複雜的外表面時，它是用於澆註定制軟性模的簡單的可再次使用的設計；-封閉鑄造，它是不產生聯接線的完全封閉的設計。該鑄件不可再次使用，因為它的打開是破壞性的。但由於其小的列印足跡和最少的材料使用和後處理需求，所以它是節省成本的；-裝配鑄造，它是考慮到複雜部件的可再次使用的設計，但由於裝配結構，它可能使用較多的材料。最終的產品也可能需要一定量的後處理以沿著聯接線去除過剩的材料。例如通過準備使用的CAD模型，輸入3D模型可被直接提供為設計和製造過程的輸入數據。然而，由於本發明的一個目標涉及成型為匹配人的解剖學部位的個性化裝置，所以本發明的另一個實施例包括用於獲得所述解剖學部位的至少一部分和/或所述解剖學部位的印模的一個或多個3D模型的手段。於是輸入3D模型優選地以所述一個或多個3D模型為基礎。此外，可通過3D掃描所述解剖學部位和/或通過3D掃描所述解剖學部位的印模而提供所述一個或多個3D模型。3D掃描儀是本領域已知的。在本發明的一個特定實施例中，個性化裝置是軟性耳模，解剖學部位是人耳，3D模型是人耳和/或人耳道的模型，和/或人耳和/或人耳道的印模的模型。當製造的軟性產品是專門製作的時，相應的鑄模可被看作一次性的鑄模。隨著技術的發展和3D列印技術中未來預期的成本降低，專門製作的且一次性的鑄模會有意義。由於3D列印在未來可能是標準的家庭應用，所以在此披露的關於鑄模設計和製造的方法和系統可廣泛應用於例如玩具、各種工具、設計物體、廚房和家庭應用、珠寶、裝飾品等等。實際的3D列印在材料選擇上是有限的，但鑄模特別是一次性鑄模可使用新的材料範圍，例如可應用於模製過程中的矽樹脂。因而，本發明在某一方面是舊制模技術的優化和現代化。定義鑄造鑄造是一種製造過程，通常通過它將液態材料如塑料、玻璃、金屬、矽樹脂或陶瓷澆入模具中，然後使其固化。模具包含所需形狀的空腔。液體在模具內變硬或凝固，採用模具的形狀。固化的部件也被稱為鑄件，其被從模具拔出或破壞模具以拿出，從而完成過程。鑄造材料通常是金屬或各種冷固性材料，其在將兩種或更多組分混合在一起之後固化；實例是環氧樹脂、混凝土、石膏和粘土。鑄造最常用於製造複雜形狀，所述複雜形狀難以或不可經濟地通過其他方法製造。模製模製或模塑是通過利用剛性框架或模型使柔順原料成型的製造過程，因而模具可以是挖空的塊狀件。模具是鑄件的對立物。在文獻中和本申請中，術語「模製過程」和「鑄造過程」可以相同的含義使用。作為實例，「注射成型」實際上是鑄造過程。在本申請中，「鑄模」是「鑄模CAD模型」的物理實現。鑄模例如可以基於來自鑄模CAD模型的數字輸入而在3D印表機上製造。耳模與鑄模相反，術語耳模(或耳模具或耳朵模或耳朵模具)是插入耳中佩戴用於保護耳朵或傳導聲音(在助聽裝置中)的裝置。所有BTE (耳後)和體佩助聽器需要單獨的耳模，耳模幫助確保助聽器安全可靠地擱在耳朵上。匹配良好的耳模通過防止聲漏而幫助防止來自助聽器的反饋笛音。因此耳模必須緊緊地匹配在耳朵上，因而需要針對助聽器使用者定製耳模。可以根據耳朵形狀精確複製品的印模鑄件來製造耳模，因而，耳模不是一般的術語模具意義上的模具，相反，耳模可以是鑄造過程例如注射成型的結果。當用在助聽裝置(特別是耳後助聽器)中時，耳模用作傳導器由此改進聲音向鼓膜的傳輸。為了最佳匹配，可以使耳模對耳朵和耳道在解剖學上成型。為了通用，耳模可以生產成不同的尺寸。耳模可以由硬性或軟性的材料製成，然而軟性材料天然為使用者提供最佳的舒適。孩子每隔6個月左右需要一個新的耳模並非罕見，因為隨著孩子的成長，耳模不再緊緊地匹配。本發明披露了一種生產專門製作的軟性耳模的方法。堵耳效應當物體充滿人的耳道的外部部分時會發生堵耳效應，那個人會感覺到其自身聲音的「空心的」或「隆隆的」回聲狀聲音，這是因為骨傳導的聲振動從充滿耳道的物體反射。當說話或咀嚼時，這些振動通常通過開放的耳道離開，而當耳道阻塞時，振動朝著鼓膜反射回來。3D 列印在通過連續的材料層創建3D物體的場合，3D列印是累加製造技術。與其他累加製造技術相比，3D印表機一般更快、更加付得起且更容易使用。3D印表機最常用於原型設計。
具體實施例方式最終的鑄模必須是個性化裝置的精確的複製陰模。這通過數字地提供輸入3D模型的「印模」並將該印模集成到鑄模CAD模型而提供，鑄模CAD模型由此包括個性化裝置的負幾何形狀。因而，鑄模CAD模型的產生包括提供輸入3D模型的負印模的步驟。
此外，鑄模可以包括幾個部分，可以在模製過程中象拼圖那樣將幾個部分裝配起來並且當模製過程完成時可以將幾個部分再次拆開。因而，鑄模CAD模型創建還包括確定鑄模CAD模型的單個部分的步驟，即將鑄模CAD模型分離成兩個或更多模具部分。該分離優選地可以在輸入3D模型上指定，因為輸入3D模型的形狀提供了良好的標誌，分離最佳地位於所述標誌上。因而，鑄模CAD模型創建進一步包括在輸入3D模型上布置至少一個分離平面/曲線/樣條曲線的步驟。該布置可以通過CAD使用者的手工操作而提供和/或通過例如基於一個或多個用於最佳匹配的算法的自動布置而提供。分離平面和/或分離樣條曲線的布置也可以用來消除底切。在一些實施例中，方法進一步包括提供鑄模CAD模型的聯鎖機構的步驟。鑄模CAD模型可以提供某一種類的聯鎖和/或鎖持機構以確保鑄模的不同部分以唯一的方式裝配在一起並使裝配好的鑄模緊密耦合。鑄模CAD模型的聯鎖機構不必是嚴格術語解釋上的鎖。然而，聯鎖機構優選地提供某一類 型的裝配引導件，例如以明確的方式裝配拼圖的引導件。該引導件例如可以通過在鑄模CAD模型中包括一個或多個聯鎖銷和/或一個或多個絞線連接器的手段而提供。在一些實施例中，在鑄模CAD模型中提供至少一個聯鎖銷和/或至少一個絞線連接器。為了在CAD設計過程中進一步幫助使用者，鑄模CAD模型可以基於樣板，即由樣板鑄模CAD模型產生鑄模CAD模型。樣板可以是預定義的樣板。樣板是至少部分預定義的CAD模型，因而，例如可以基於多個構造參數由樣板CAD模型產生鑄模CAD模型。樣板鑄模CAD模型例如可以包括一個或多個單獨幾何形狀的樣板和/或多個聯鎖的幾何形狀部分模型，當在3D印表機上列印時，其能裝配成封閉的鑄模。因而，在特別簡明的設計過程中，選擇樣板鑄模CAD模型並且在將輸入3D模型的負幾何形狀應用於樣板鑄模CAD模型之後,可以準備列印鑄模CAD模型。然而，可能不必實際產生樣板鑄模CAD模型。在本發明的一個實施例中，鑄模CAD模型本身由多個構造參數產生。鑄模CAD模型和/或樣板鑄模CAD模型的構造參數選自下列參數中的一個或多個-聯鎖部分的數量，-鑄模外殼的類型，例如打開的或封閉的鑄模，例如參見圖6和8，-鑄模的壁的寬度，-聯鎖機構的構造，-鑄模的腿支柱的數量、尺寸和位置，-一個或多個標識元件的類型和位置，-鑄模部分之間的(多個)絞線連接器的尺寸和方位，-鑄模部分之間的(多個)聯鎖機構的尺寸。可以通過應用某種標識手段進一步專門製作鑄模CAD模型。因而，本發明的另一個實施例包括在鑄模CAD模型的表面上限定和定位至少一個隆起的或雕刻的蝕刻標識元件的手段，標識(ID)元件例如是ID標籤。鑄模CAD模型的每個部分可以設有ID元件，這可以進一步在模製過程的裝配階段幫助和引導不同鑄模部分的裝配。位於鑄模表面上內側和外側的一個或多個ID標籤也可以例如在生產順序的範疇內提供所製造部件的可見的和/或自動的標識。
因而，在一些實施例中，標識元件布置在鑄模的內表面上，以使得標識元件也存在於個性化裝置上。在一些實施例中，標識元件布置在鑄模的外表面上，以使得當裝配較多的鑄模部分時可使用標識元件。即使鑄模被提供在幾個分開的部分中，也可能必需在模製過程之後進一步將鑄模破開以將裝置從鑄模拔出。因而本發明另一個實施例包括通過線、樣條曲線和/或平面在鑄模CAD模型上限定和定位至少一個表面區域的手段，當在鑄造過程之後將裝置拔出時所述至少一個表面區域適合充當(多個)破裂點。這些表面區域可以被認知為列印鑄模上的薄弱的和/或易斷的點或線，當壓力(例如僅僅通過手)施加到鑄模時，列印鑄模會在薄弱的和/或易斷的點上斷裂或沿著弱化的和/或易斷的線斷裂。 模製過程必需包括向鑄模添加材料的步驟。可以在裝配之前將模製材料布置在鑄模的一個或多個不同部分中和/或可以將模製材料加到封閉的鑄模中。此外，可以在模製時將大量模製材料加到鑄模中。因而本發明另一個實施例包括在鑄模CAD模型中限定和定位至少一個注射點的手段，所述至少一個注射點適合在鑄造過程中澆注和/或注射軟性材料。此外，可以包括在鑄模CAD模型中限定和定位至少一個排出孔的手段，所述至少一個排出孔適合在鑄造過程中將過多的軟性材料放出。可以僅僅通過在所述模型表面上手動指出點而在鑄模CAD模型中定位放出口和/或注射點，在所述手動指出的點處，放出口和/或注射點具有入口和出口。然後可以藉助於用於這种放出口和/或注射點的預定CAD模型來完善放出口和/或注射點的完成。可以在鑄模上布置多個注射點和排出孔或排出口。耳模中的通氣道可以減弱耳朵被堵住的感覺或好像在桶中說話的感覺。因而本發明另一個實施例包括在鑄模CAD模型中限定和定位至少一個通氣道的手段。在鑄造過程中將鑄模的不同部分保持在一起可能是個好主意。因而，本發明另一個實施例包括將至少一個附接部分限定和定位到多個鑄模CAD模型部分的手段，所述附接部分適合將鑄模CAD模型部分彼此附接，所述附接部分優選地適於用手破壞。上述(多個)標識元件、(多個)注射點、(多個)排出孔、(多個)通氣道、(多個)表面區域和/或(多個)附接部分可以提供為一個或多個預定義的CAD模型。例如，附接部分本身是預定義的CAD模型，例如選自CAD模型的資料庫並與鑄模CAD模型結合。此夕卜，上述定位和/或布置可以由CAD程序的使用者手動提供或例如通過預定義的放置規則由CAD軟體自動提供，或通過上述方式的組合提供。由於鑄模典型地在3D印表機上製造，所以本發明的另一個目標是將鑄模CAD模型所需的材料的數量/體積減到最小，不但加快了製造過程的速度而且就使用的列印材料而言也節省了成本。因而，本發明另一個實施例包括將鑄模CAD模型所需的材料的數量/體積減到最小的手段。這例如可以作為CAD設計過程中最後的步驟而提供，即當鑄模CAD模型完成時，進一步的步驟可以手動地或自動地或通過兩種方式的組合減小模型的基本上所有部分的體積。優選地，腿支柱的體積被減小和/或最小化。在一些實施例中，鑄模CAD模型是鑄造殼CAD模型，其包括溝槽和用於提供空心的殼的間隔保持器，軟性材料適合被澆注到溝槽中。
有利地，由於溝槽和間隔保持器，最後得到的模製部件將會是空心的。軟性材料可以是矽樹脂，其提供舒適的軟殼，軟殼可以用作聽力裝置的軟性外表面，硬性材料可以布置在軟殼之內，例如用於容納聽力裝置的電子元件等等。此外，鑄造殼CAD模型也可以包括所有的常見元件，例如用於創建作為殼的一部分的通氣道的管。本發明又一個實施例包括按比例縮放鑄模CAD模型的手段，例如沿著X軸、y軸、和/或z軸按比例縮放，和/或所有部分統一按比例縮放。本發明另一個目標是製造個性化裝置(或僅僅其元件)的實際的實現產品。這通過用於製造個性化裝置的軟性鑄件的系統而實現，裝置例如是助聽器的耳模，所述系統包括-根據在此描述的系統創建鑄模CAD模型的裝置，-基於所述鑄模CAD模型提供鑄模的裝置，-將軟性材料注射和/或澆注到鑄模中的裝置，-裝配鑄模的不同部分的裝置，和-通過下列方式將鑄件從鑄模拔出的裝置〇拆開每個聯鎖的鑄模部分，和/或〇沿著一個或多個易斷線破壞鑄模。相等地，本發明還涉及用於製造個性化裝置的軟性鑄件的方法，裝置例如是耳模助聽裝置，所述方法包括下列步驟；-根據任一種上述方法的所有步驟設計鑄模CAD模型，-基於所述鑄模CAD模型3D列印鑄模，-將軟性材料注射和/或澆注到鑄模中，-裝配包含軟性材料的鑄模的不同部分由此製造軟性鑄件，和-通過下列方式將鑄件從鑄模拔出-拆開每個聯鎖的鑄模部分，和/或-沿著一個或多個易斷線破壞鑄模。在製造鑄模的實際過程中，裝配和注射的順序可以變化，S卩，可以在裝配多個鑄模 部分之前添加(例如，澆注)軟性材料，如矽樹脂，或可以在裝配好鑄模之後注射軟性材料。鑄模可藉助於快速成型來實現，然而，3D列印是優選的鑄模製造工藝。本發明另一個實施例包括手動地或自動地或通過兩種方式的組合對準鑄模列印方位的手段。本發明還涉及具有計算機可讀介質的電腦程式產品，所述電腦程式產品提供了用於創建鑄模的定製CAD模型以模製個性化裝置的系統，所述電腦程式產品包括執行任一在此列出的方法的全部步驟的手段。本發明涉及不同方面，包括在上面和下面描述的方法以及相應的方法、裝置、系統、用途和/或產品裝置，每個都產生一個或多個結合上述第一方面描述的好處和優點，並且每個都具有與結合上述第一方面描述的和/或在所附權利要求中披露的實施例相對應的一個或多個實施例。特別地，本發明還涉及用於創建模製個性化裝置的鑄模的定製CAD模型的系統，該模型被定義為鑄模CAD模型，其中鑄模用於鑄造作為個性化裝置的一部分的至少部分軟模，並且其中鑄模適合於藉助快速成型而製造，例如3D列印，所述系統包括-用於獲得代表個性化裝置的輸入3D模型的裝置，其中輸入3D模型通過3D掃描而獲得，和-用於產生鑄模CAD模型的裝置,包括-輸入3D模型的印模，所述鑄模CAD模型由此包括個性化裝置的負幾何形狀，和-限定鑄模CAD模型的分段的至少一個分離平面和/或分離樣條曲線。



將參考附圖更詳細地描述本發明，其中圖I是關於本發明一個實施例的一些過程的說明圖，圖2表示輸入3D模型的實例，圖3表示輸入3D模型的分離方法，圖4是鑄模CAD模型的一個部分的實例，圖5表不應用於鑄模CAD模型的破裂線，圖6表示具有三個聯鎖部分的鑄模CAD模型和裝配好的鑄模CAD模型的小插入件，圖7表示圖6的鑄模CAD模型，其中具有模具部分之間的絞線連接器的特寫，圖8表示具有兩個聯鎖部分的鑄模CAD模型，圖9表示具有三個聯鎖部分的鑄模CAD模型，圖10表示沿著X-和Z-軸方向的鑄模CAD模型的一部分的特寫圖，圖11表示裝配好的圖6的鑄模CAD模型，和圖12表不輸入3D模型的另一個分離方法，圖13表示鑄模殼CAD模型的實例，圖14表示具有注射點和排出口的封閉類型鑄模CAD模型的實例。附圖的具體描述圖I表示基於CAD建模軟體的過程的實例，其用於創建助聽裝置的鑄模CAD模型。耳道印模的3D模型11是輸入3D模型12的設計的基礎，其是專門設計以匹配由3D模型11代表的耳朵的BTE耳模助聽裝置(或其至少一部分)。過程的這個部分是本領域已知的並且通常根據模型12製造硬耳模，或可能在3D印表機上製造模型12的3D原型並且可(手工)形成類似模型原型的軟耳模。然而，根據本發明，能「圍繞」輸入模型12創建鑄模CAD模型14。然後，例如可藉助快速成型或藉助3D印表機製造對應於該鑄模CAD模型14的鑄模，隨後可利用鑄模在鑄造過程中提供軟耳模，該軟耳模是輸入模型12的精確複製品。可利用來自預定鑄模樣板的資料庫13的可選輸入來設計鑄模CAD模型14，樣板可以是單一幾何形狀樣板和/或其間具有可選聯鎖機構的一系列幾何部分。鑄模CAD模型14包括三個部分15、16、17，該三個部分在製造時能以唯一方式裝配成封閉的鑄模，S卩，就象3D拼圖玩具或組裝套件一樣。圖2表示帶有通氣道22和ID標籤23的助聽器的輸入3D模型21。在圖3中，分離平面33應用於輸入3D模型21，將模型21分成兩個部分內部部分31和外部部分32。該分離平面33也確定了鑄模的分離，該鑄模被創建以提供輸入3D模型21的物理實現。分離平面33可以自動布置以在底切部等方面提供輸入模型21的最合適的分離。分離平面33優選地也可由CAD軟體的使用者，即鑄模CAD模型的創建者，布置。例如可在位置和角度方面編輯分離平面33，優選地可在鑄模3D模型的創建過程中的任意時間編輯分離平面33。所示的分離平面33是2D平面，然而輸入3D模型的分離可以是限定輸入3D模型分離的任意曲線或樣條曲線。區域34是分離平面33的一部分，其是可見的，因為分離平面在輸入模型21的凹陷的位置處穿過輸入模型21，因而，在真實的鑄模CAD模型設計過程中，為了實際目的而調節分離平面33的傾斜和/或位置以避免該部分34穿過輸入模型21。在圖12中示出了更有利的分離方法，其幾乎與圖3等效，其中分離平面33應用於輸入3D模型21。在該例子中，導線33』被加到分離平面33以更清楚地表示輸入模型21的分離。增加了框35以表明對應的鑄模CAD模型的尺寸，S卩，通過改變框35的尺寸來相應地改變對應的鑄模CAD模型的尺寸。線36表示輸入模型21的第二分離，輸入模型21由此被分成三個部分。於是對應的鑄模CAD模型相等地包括三個模具部分。沿著線36用於第二分離的分離平面在圖中未示出，然而輸入模型21的第二分離例如可沿著基本上垂直於分離平面33的2D平面並沿著線36進行。 圖4表不與輸入模型21的內部部分31對應的鑄模CAD模型的模具部分41。因而模具部分41包括內部部分31的負幾何形狀並且分離平面33確定了模具部分41的頂部開放表面。模具部分41是可被稱為「開放負鑄模」的鑄模類型的部件。用於創建通氣道22的管42也是可見的。模具部分41的壁的寬度由箭頭43表示，這個壁寬度43必須選擇成儘可能的薄以將鑄模的成本和製造時間減到最小，然而其要足夠堅固以經受住模製過程。圖5是模具部分41的另一個透視圖。可以看到易斷線/曲線51。該易斷線/曲線設計到CAD模型中成為模具部分41的一部分。易斷線51在模製過程之後將會變成弱化點，即當從鑄模分離出鑄件時，鑄模將易於沿著易斷線41破裂。圖6表不根據本發明不例性實施例的鑄模CAD模型61的透視圖。CAD模型61包括藉助聯鎖機構安裝在一起的三個模具部分63、64、65，模具部分64、65藉助榫槽連接件66、66』匹配在一起。凹槽67匹配67』，凹槽69匹配69』，凹槽68匹配裝配的連接件66，相應地，凹槽68』匹配裝配的連接件66』，由此開放的鑄模3D模型61可裝配成封閉的鑄模CAD模型62。腿支柱71被提供為支撐結構，且聯鎖機構也是腿支柱的一部分以增強裝配好的鑄模的緊密連接。可對於較薄的鑄模壁提供支撐結構，從而使鑄模使用較少的材料。腿支柱71進一步確保裝配好的鑄模在模製過程中忍受施加的壓力。ID標籤70的負印模也是可見的。圖11是封閉的鑄模CAD模型62的較大的示圖。圖7也示出了鑄模CAD模型61，其中具有位於不同模具部分63、64、65之間的絞線連接器72、73的特寫。絞線連接器72、73可以是易斷的，從而簡化鑄模的裝配，因為它們提供了裝配的指導。於是可將鑄模印成單體的，其中不同的模具部分63、64、65通過絞線連接器結合在一起。由此在列印之後單個定製件(例如，單個鑄1旲)可以保持在一起。在|旲制過程中，通過斷開絞線連接器72、73將模具部分63、64、65分開，於是可將此刻分開的鑄模部分63、64、65裝配成封閉的鑄模62。絞線連接器73是非常簡單的絞線連接器，僅僅提供兩個模具部分63、64之間的直的絞線連接器連接。然而，絞線連接器72彎曲成半圓形，理由是兩個模具部分64、65之間的直的絞線連接器將不得不位於被連接在一起的模具部分64、65的表面上。通過將半圓形的絞線連接器73置於在鑄造過程中未連接在一起的模具部分64,65的表面上，在鑄造過程中確保了模具部分64、65之間的緊密耦合，因為連接表面被保持為儘可能地平坦和平滑。在圖8中示出了又一種類型的鑄模CAD模型81，其具有兩個模具部分上部部分82和下部部分83。應用於相應的輸入3D模型的分離平面確定了兩個模具部分82、83之間的分離平面，即，模具部分82、83的上表面。因而模具部分41包括內部部分31的負幾何形狀且分離平面33確定了模具部分41的頂部開放表面。鑄模CAD模型81是可被稱為「封閉鑄模」的鑄模類型。可藉助匹配角84、84』提供兩個部分82、83之間的聯鎖。提供凹口 86、86』、86」以在模製過程之後更容易地分離兩個部分82、83，提供腿支柱85作為鑄模81的支撐結構。與 大部分實心的立方體相比，腿支柱85使得鑄模81可以使用較少的材料。然而，能看到即使提供了腿支柱85，圖8中所示的鑄模類型所需的材料也多於圖6和7中所示的類型。另一方面，圖8中的鑄模類型更容易設計，因為可以從樣板鑄模CAD模型提供鑄模CAD模型81的基本構件塊。在圖9中示出了具有三個聯鎖模具部分92、93、94的鑄模CAD模型91。相應的輸入模型的複雜形狀需要使用三個模具部分來獲得輸入模型的完全複製品，聯鎖角95、95』相匹配並且其他兩個角96、96』配合在一起。圖10表示鑄模CAD模型的模具部分101的三角測量的特寫圖。在該圖中，軸的優選定向以X-軸102和Z-軸103的方向表示，絞線連接器104和聯鎖機構的一部分105也是可見的。在本發明的優選實施例中，對輸入模型的分離的任何改變都立即在相應的鑄模CAD模型中反映和更新，即，輸入3D模型和鑄模CAD模型系統地相互關聯。當設計和創建本發明的鑄模CAD模型時，CAD建模軟體的使用者可能面對指定鑄模CAD模型的多個構造參數，構造參數可以是〇多個分離聯鎖鑄模部分〇輸入CAD模型的(多個)分離方法，其被限定為一個或多個平面或樣條曲線〇鑄模部分之間的鎖定和保持機構的構造〇鑄模壁的寬度〇當列印鑄模組件時在每個單獨鑄模部分之間的連接器的構造〇沿著Z-軸鑄模的縮放比例〇每個鑄模部分腿支柱的構造以在裝配時支撐整個鑄模〇置於每個部分上的ID標籤圖13表示鑄造殼CAD模型的實例。鑄造殼CAD模型131包括溝槽133，軟性材料如矽樹脂可以澆注到溝槽133中。這將導致定製的空心殼而不是或多或少被填充的耳模，因為由於溝槽133和間隔保持器134，最後得到的模製部件會是空心的。CAD模型131包括管132，用於創建作為殼的一部分的通氣道。軟殼可用作助聽裝置的軟性外表面，硬材料可布置在軟殼之內，例如用於容納助聽裝置的電子設備等等。圖14表示具有注射點和排出口的封閉類型鑄模CAD模型的實例。CAD模型141包括注射點145和排出口 146，排出口 146是CAD模型141底部的小孔。在鑄模中可以布置多個注射點145和排出口 146。注射點145可以首先定義然後定位在鑄模CAD模型141中，注射點145適合在鑄造過程中澆注和/或注射柔性材料。排出口或排出孔146可以首先定義然後定位在鑄模CAD模型141中，排出孔146適合在鑄造過程中釋放過多的軟性材料。可以通過在模型141表面上手動地指出點而在鑄模CAD模型中定位排出孔146和注射點145，所述點即排出孔146和注射點145具有入口和出口的地方。然後可以藉助於用於這種排出孔146和注射點145的預定義CAD模型來完善排出孔146和注射點145的完成。可以在鑄模上布置多個注射點145和排出孔或排出口 146。此外，通過應用標識(ID)元件147使鑄模CAD模型141個性化，ID元件是數字「123」。ID元件147作為隆起的或雕刻的蝕刻標識元件而限定和定位在鑄模CAD模型141 的外表面上。可以給鑄模CAD模型141的每個部分提供ID元件147。位於鑄模表面上的內側或外側的一個或多個ID標籤也可以例如在生產順序的範疇內提供所製造部件的可見和/或自動的標識。在這種情況下，標識元件147布置在鑄模的外表面上，以使得當裝配多個鑄模部分時可以使用標識元件。在其他情況下，標識元件147可以布置在鑄模的內表面上，以使得在鑄造後標識元件也將存在於個性化裝置上。雖然已經詳細描述和示出了一些實施例，但本發明不局限於它們，而是在所附權利要求限定的主題的範圍內也可以以其他方式實施。特別地，應該懂得可以使用其他實施例並且在不背離本發明範圍的情況下可以作出結構和功能的改變。在列舉了幾個裝置的裝置權利要求中，這些裝置中的幾個可以由一個相同的硬體項目實施。在相互不同的從屬權利要求中詳述或在不同的實施例中描述某些措施並不表明不能有利地組合使用這些措施。應該強調，當用於本說明書中時，術語「包括」用來說明所陳述的特徵、整體、步驟或部件的存在而非排除一個或多個其他特徵、整體、步驟、部件或其集合的存在或添加。在上面和下面描述的方法的特徵可以在軟體中實施和在數據處理系統或通過計算機可執行指令的執行導致的其他處理裝置上執行。指令可以是通過計算機網絡從存儲介質或別的計算機載入到內存如RAM中的程序代碼。作為選擇，所述特徵可以通過硬連線的電路而不是軟體實施或通過硬連線的電路結合軟體來實施。
權利要求
1.一種用於創建鑄模的定製的CAD模型的計算機實施的方法，該模型被定義為鑄模CAD模型，其用於模製個性化裝置，其中所述鑄模用於鑄造作為所述個性化裝置的一部分的至少部分軟性的模具，和其中所述鑄模適合於通過快速成型而製造，例如3D列印，所述方法包括下列步驟 -獲得代表所述個性化裝置的輸入3D模型，其中所述輸入3D模型通過3D掃描而獲得，-生成所述鑄模CAD模型作為所述輸入3D模型的至少一部分的印模，所述鑄模CAD模型由此包括所述個性化裝置的負幾何形狀，和 -通過至少一個分離平面和/或分離樣條曲線限定所述鑄模CAD模型的至少一個分段。
2.如前述權利要求的方法，還包括提供所述鑄模CAD模型的聯鎖機構的步驟。
3.如前述權利要求中任一項的方法，其中所述個性化裝置成型為匹配人的解剖學部位。
4.如前述權利要求中任一項的方法，還包括獲得下列對象的一個或多個3D模型的步驟 -所述解剖學部位的至少一部分，和/或 -所述解剖學部位的印模，和 其中所述輸入3D模型以所述一個或多個3D模型為基礎。
5.如前述權利要求的方法，其中通過3D掃描所述解剖學部位和/或通過3D掃描所述解剖學部位的印模而提供所述一個或多個3D模型。
6.如權利要求2-5中任一項的方法，其中所述聯鎖機構包括至少一個聯鎖銷和/或至少一個絞線連接器。
7.如前述權利要求的方法，其中在所述鑄模CAD模型中提供所述至少一個聯鎖銷和/或所述至少一個絞線連接器。
8.如前述權利要求中任一項的方法，其中在所述輸入3D模型限定所述至少一個分離平面和/或分離樣條曲線。
9.如前述權利要求中任一項的方法，還包括優選地基於一個或多個用於最佳匹配的算法自動布置所述至少一個分離平面和/或分離樣條曲線的步驟。
10.如前述權利要求中任一項的方法，其中布置所述至少一個分離平面和/或分離樣條曲線以移除底切。
11.如前述權利要求中任一項的方法，還包括選擇和/或產生一個或多個樣板鑄模CAD模型的步驟。
12.如前述權利要求中任一項的方法,其中從樣板CAD模型產生所述鑄模CAD模型。
13.如前述權利要求中任一項的方法，其中基於多個構造參數從樣板CAD模型產生鑄模CAD模型。
14.如前述權利要求中任一項的方法,其中所述鑄模CAD模型和/或所述樣板鑄模CAD模型包括多個聯鎖的幾何形狀部分模型，其適合裝配到封閉的鑄模模型。
15.如前述權利要求中任一項的方法，其中所述個性化裝置是軟性耳模，所述解剖學部位是人耳，所述3D模型是所述人耳和/或人耳道的模型和/或所述人耳和/或人耳道的印模的模型。
16.如權利要求11-15中任一項的方法,其中樣板鑄模CAD模型包括一個或多個單一幾何形狀樣板。
17.如前述權利要求中任一項的方法，其中通過多個構造參數定義所述鑄模CAD模型和/或所述樣板鑄模CAD模型。
18.如前述權利要求中任一項的方法,其中鑄模CAD模型和/或樣板鑄模CAD模型的構造參數選自下列參數中的一個或多個 -聯鎖部分的數量， -鑄模外殼的類型，例如打開的或封閉的鑄模， -所述鑄模的壁的寬度， -聯鎖機構的構造， -鑄模的腿支柱的數量、尺寸和位置， -一個或多個標識元件的類型和位置， -鑄模部分之間的絞線連接器尺寸， -鑄模部分之間的聯鎖機構尺寸。
19.如前述權利要求中任一項的方法，還包括在所述鑄模CAD模型的表面上限定和定位至少一個隆起的或雕刻的蝕刻標識元件的步驟,標識元件例如是ID標籤。
20.如前述權利要求的方法，其中所述標識元件布置在所述鑄模的內表面上，以使得所述標識元件也存在於所述個性化裝置上。
21.如權利要求19或20的方法，其中所述標識元件布置在所述鑄模的外表面上，以使得當裝配較多的鑄模部分時可使用所述標識元件。
22.如前述權利要求中任一項的方法，還包括通過線、樣條曲線和/或平面在所述鑄模CAD模型上限定和定位至少一個表面區域的步驟，當在鑄造過程之後將所述裝置拔出時，所述至少一個表面區域適合充當破裂點。
23.如前述權利要求中任一項的方法，還包括在所述鑄模CAD模型中限定和定位至少一個注射點的步驟，所述至少一個注射點適合在鑄造過程中澆注和/或注射軟性材料。
24.如前述權利要求中任一項的方法，還包括在所述鑄模CAD模型中限定和定位至少一個排出孔的步驟，所述至少一個排出孔適合在鑄造過程中將過多的軟性材料放出。
25.如前述權利要求中任一項的方法，還包括將至少一個附接部分限定和定位到多個鑄模CAD模型部分的步驟，所述附接部分適於將所述鑄模CAD模型部分彼此附接，所述附接部分適合於用手破壞。
26.如權利要求19-25中任一項的方法，其中所述至少一個標識元件、注射點、排出孔、表面區域和/或附接部分被提供為預定義的CAD模型。
27.如權利要求19-26中任一項的方法，其中所述定位被手動或自動提供，或通過上述方式的組合提供。
28.如前述權利要求中任一項的方法，還包括將所述鑄模CAD模型所需的材料的數量和/或體積減到最小的步驟。
29.如權利要求18-28中任一項的方法，其中腿支柱的體積被減小。
30.如前述權利要求中任一項的方法，還包括按比例縮放所述鑄模CAD模型的步驟，例如沿著Z-軸按比例縮放，和/或統一按比例縮放所有部分。
31.用於製造個性化裝置的軟性鑄件的方法，該裝置例如是耳模助聽裝置，所述方法包括下列步驟； -根據任一上述權利要求設計鑄模CAD模型， -基於所述鑄模CAD模型3D列印鑄模， -將軟性材料注射和/或澆注到所述鑄模中，和 -裝配包含所述軟性材料的所述鑄模的不同部分，由此製造所述軟性鑄件， -通過下列方式將所述鑄件從所述鑄模中拔出 -拆開每個聯鎖的鑄模部分，和/或 -沿著一個或多個易斷線破壞所述鑄模。
32.如前述權利要求中任一項的方法，其中通過3D印表機提供所述鑄模。
33.如前述權利要求中任一項的方法，還包括手動地或自動地或通過兩種方式的組合對準所述鑄模的列印方位的步驟。
34.如前述權利要求中任一項的方法，其中所述鑄模CAD模型是鑄造殼CAD模型，其包括溝槽和用於提供空心的殼的間隔保持器，其中軟性材料適於被澆注到所述溝槽中。
35.一種具有計算機可讀介質的電腦程式產品，所述電腦程式產品提供了用於創建鑄模的定製CAD模型以模製個性化裝置的系統，所述電腦程式產品包括執行如前述權利要求中任一項的方法的全部步驟的裝置。
36.一種創建用於模製個性化裝置的鑄模的定製CAD模型的系統，該模型被定義為鑄模CAD模型，其中所述鑄模用於鑄造作為所述個性化裝置的一部分的至少部分軟性模具，並且其中適於通過快速成型製造所述鑄模，例如3D列印，所述系統包括 -用於獲得代表所述個性化裝置的輸入3D模型的裝置，其中所述輸入3D模型通過3D掃描而獲得，和 -用於產生所述鑄模CAD模型的裝置，包括 -所述輸入3D模型的印模，所述鑄模CAD模型由此包括所述個性化裝置的負幾何形狀，和 -限定所述鑄模CAD模型的分段的至少一個分離平面和/或分離樣條曲線。
全文摘要
公開了一種用於創建定製的鑄模的CAD模型的計算機實施方法，該模型被定義為鑄模CAD模型，其用於模製個性化裝置，其中鑄模用於鑄造作為個性化裝置的一部分的至少部分軟性的模具，並且其中鑄模適合於通過快速成型而製造，例如3D列印，所述方法包括下列步驟獲得代表個性化裝置的輸入3D模型，其中輸入3D模型是通過3D掃描而獲得，產生作為輸入3D模型的至少一部分的印模的鑄模CAD模型，所述鑄模CAD模型由此包括個性化裝置的負幾何形狀，和通過至少一個分離平面和/或分離樣條曲線確定鑄模CAD模型的至少一個分段。
文檔編號B29C33/00GK102655996SQ201080056588
公開日2012年9月5日 申請日期2010年10月6日 優先權日2009年10月16日
發明者I·馬克勞德, R·費斯克 申請人:3形狀股份有限公司