解讀：3D打印用于制鞋領(lǐng)域

來源：3D打印技術(shù)參考

當(dāng)鞋類出現(xiàn)新的流行趨勢時，運動領(lǐng)域首先引領(lǐng)潮流，3D打印制鞋也不例外。近幾年，New Balance、Adidas、Nike、匹克等運動品牌紛紛推出3D打印運動鞋，在引起廣泛關(guān)注的同時，技術(shù)本身正逐步在該領(lǐng)域深耕。接下來細(xì)數(shù)3D打印用于制鞋的技術(shù)、材料以及制造特點。

一. 制造特點
1.無模制造。3D打印無需使用傳統(tǒng)模具實現(xiàn)制造，使用這項技術(shù)可以更加高效、快速地創(chuàng)建高性能運動鞋。

2.復(fù)雜制造。3D打印的優(yōu)勢之一是制造多孔網(wǎng)格復(fù)雜結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)無法通過傳統(tǒng)手段制造，3D打印的這一優(yōu)勢在制鞋領(lǐng)域發(fā)揮的淋漓盡致：采用更加輕質(zhì)的材料、輕量化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在運動鞋制造方面掀起一場風(fēng)暴。

3.個性化制造。基于生物力學(xué)和步態(tài)的研究，人們對鞋類的個性化需求多種多樣，然而當(dāng)前多為新鞋上腳“削足適履”。而通過將3D掃描、成像等先進(jìn)的技術(shù)融入腳部健康掃描儀，再通過3D打印可實現(xiàn)“量腳制鞋”。

除了設(shè)計自由之外，3D打印在鞋類生產(chǎn)中還具備多種其他優(yōu)勢：
減少設(shè)計和開發(fā)時間
在生產(chǎn)過程中更靈活
減少不必要的庫存
根據(jù)客戶的喜好和掃描數(shù)據(jù)定制個性化鞋類
當(dāng)然，3D打印用于制鞋，制作的多是鞋底。

二. 制造技術(shù)與材料
當(dāng)前用于批量制鞋的3D打印技術(shù)主要包括熔融沉積技術(shù)（FDM）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）以及CLIP連續(xù)光固化。

1. FDM技術(shù)
代表品牌：Feetz
代表材料：可回收再利用材料（具體不詳）
特點：彈性、透氣，可完全個性化定制

采用FDM技術(shù)制鞋遠(yuǎn)沒有SLS與CLIP那樣可實現(xiàn)快速與批量化，與另兩種技術(shù)相比，該技術(shù)的應(yīng)用講究個性化。采用FDM打印鞋子最有名的品牌是Feetz，其目標(biāo)是為每一個人打造一款專屬于他個人的絕對合腳的鞋。而且，F(xiàn)DM打印的不只是鞋底，而是整只鞋。

拍照量腳

FDM打印整鞋

用戶只需要把自己每只腳從不同角度拍攝的3張照片發(fā)送給FeetZ。然后FeetZ使用特殊的軟件將圖像轉(zhuǎn)換成三維模型，并利用新型材料和3D打印技術(shù)，制造出一雙牌子為SizeMe的鞋。FeetZ向客戶承諾，7天內(nèi)用戶就會拿到完全適合他們自己的鞋。

2. SLS激光燒結(jié)技術(shù)
代表品牌：New Balance、匹克
代表材料：TPU熱塑性聚氨酯
特點：耐磨、彈性好，承載能力、抗沖擊性及減震性能突出

激光燒結(jié)TPU粉末打印中底

激光燒結(jié)運動鞋中底結(jié)構(gòu)

3D打印新百倫成品

通過激光燒結(jié)TPU粉末成型的中底，具有多層次中空網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了柔韌性、強度、重量和耐用性四者的最佳平衡，能夠最大限度地緩解運動時給腳部帶來的壓力。

3. CLIP連續(xù)光固化
代表品牌：Adidas
代表材料：EPU彈性聚氨酯
特點：耐磨、高彈性、高抗撕裂性

Adidas Futurecraft 4D將鞋類的功能性能推向了新的高度：在鞋底夾層內(nèi)提供精確調(diào)整的功能區(qū)域，中底的腳跟和前腳部位具有不同的格子結(jié)構(gòu)，以解決跑步時不同緩沖力量的需要。CLIP解決了阿迪達(dá)斯高性能單片中底復(fù)雜的性能設(shè)計要求。

三. 量腳制鞋

現(xiàn)在在很多商場的鞋類專柜都可以看見一臺掃描設(shè)備，只要站在上面就可以生成自己腳部的三維數(shù)據(jù)，這可以說是3D科技應(yīng)用于生活的最直接體現(xiàn)。

足部三維掃描

生成足部數(shù)據(jù)

消費者站在掃描儀器上，3秒鐘掃描一下，可生成包括左右腳的腳長、趾圍、腳趾尖高拇指里寬等20個詳細(xì)數(shù)據(jù)的腳部健康報告，與此同時系統(tǒng)可根據(jù)數(shù)據(jù)分析，自動生成鞋腔，經(jīng)鞋廠在鞋腔外部進(jìn)行材質(zhì)款式包裝，為消費者量腳定制專屬鞋。除此之外，系統(tǒng)分析的數(shù)據(jù)也能分析出測試者是否有高足弓、扁平足、拇趾外翻等疾病，為患者提供個性化的醫(yī)療輔助。

四. 比較
傳統(tǒng)上大多數(shù)鞋子的中底是由泡沫材料通過注塑成型，中底的設(shè)計及屬性受到極大限制（想想我們穿的運動鞋后底基本上都是泡沫實體），既浪費又昂貴。

傳統(tǒng)注塑運動鞋中底結(jié)構(gòu)

而3D打印制鞋突出緩震和舒適，獨特的鏤空點陣結(jié)構(gòu)可以達(dá)到傳統(tǒng)制造所能達(dá)到的強度、韌性以及力學(xué)性能。而特有的鏤空特點可以將外部載荷均勻分解，實現(xiàn)減重的同時又保證了承載能力。

3D打印制鞋測試

這種鏤空結(jié)構(gòu)類似空間點陣，在設(shè)計中通過大量胞元的復(fù)制和陣列來實現(xiàn)。通過設(shè)計胞元的尺寸和形狀，可以調(diào)節(jié)點陣的密度以及孔隙率，在需要強度較高的部位設(shè)計密度大一些或采用結(jié)構(gòu)強度較高的胞元，在需要緩震的部位可以增加大的胞元結(jié)構(gòu)數(shù)量，從而達(dá)到改變鞋底結(jié)構(gòu)、強度、韌性以及緩沖能力的目的。換言之，通過設(shè)計點陣結(jié)構(gòu)，設(shè)計師可以實現(xiàn)設(shè)計特有功能跑鞋的目的。

五. 總結(jié)

3D打印用于制鞋確實一個非常好的應(yīng)用，鑒于以上的諸多優(yōu)點，受到歡迎將是大勢所趨。目前，也有很多品牌上市，只是價格還較貴，最后貼上一張品牌圖供大家參考。