運動鞋鞋面、鞋底中的塑料部件所采用的制造技術(shù)以模具制造為主。傳統(tǒng)模具的工藝流程既昂貴又耗時，屬于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)，并且制造基地集中，生產(chǎn)受到地域性的限制。盡管這種傳統(tǒng)制造模式在大批量生產(chǎn)方面已經(jīng)十分成熟，但是難以滿足柔性定制化生產(chǎn)的需求。

       為了滿足消費者對定制化運動鞋產(chǎn)品的需求，打造柔性的規(guī)模定制化生產(chǎn)能力，成為運動鞋制造商關(guān)注的焦點。而無需模具即可直接進行塑料鞋部件制造的3D打印/增材制造技術(shù)，逐漸在運動鞋制造領(lǐng)域受到重視。

    2017年以來，陸續(xù)登陸市場的幾款帶有3D打印鞋中底的運動鞋，例如阿迪達斯Futurecraft 4D,Under Amour Under Armour Architech，匹克Future I，都是運動鞋制造商在批量定制化生產(chǎn)方面所進行的嘗試。

     近日，美國一家專注于多材料3D打印技術(shù)的企業(yè)Voxel8 推出了一種新的鞋部件定制化制造3D打印技術(shù)ActiveMix?，這是一種面向運動鞋鞋面聚氨酯部件定制化生產(chǎn)的技術(shù)。

年產(chǎn)量高達50萬雙的規(guī)模定制生產(chǎn)技術(shù)

         Voxel8 的創(chuàng)始人是哈佛大學(xué)Wyss研究所的Jennifer Lewis 教授，Voxel8 一直專注于多材料3D打印技術(shù)，在推出ActiveMix?技術(shù)之前，Voxel8 聚焦于電子3D打印領(lǐng)域。Voxel8的多材料3D打印技術(shù)有兩種3D打印功能，其中一種是基于FFF/FDM 材料擠出工藝的3D打印頭，另一種是可以打印導(dǎo)電銀墨水的3D打印噴嘴。Voxel8 3D打印機除了可以通過一次連續(xù)的打印任務(wù)創(chuàng)建一些簡單的電子部件之外，還可以通過很方便的停止/啟動功能，將一些外部部件在打印過程中嵌入對象，然后繼續(xù)打印。

ActiveMix?技術(shù)3D打印的運動鞋織物面料中的彩色聚氨酯部件

     如今推出的鞋面聚氨酯部件3D打印技術(shù)，也是一種多材料3D打印技術(shù)。根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，ActiveMix?技術(shù)中集成了材料擠出和材料噴射兩種3D打印工藝。

    那么，這兩種不同的打印工藝將如何進行配合呢？3D科學(xué)谷了解到，基于材料擠出工藝的3D打印頭負責(zé)沉積聚氨酯材料，而噴墨打印頭則負責(zé)在聚氨酯打印層之間印刷獨特的全彩色圖案。

        材料擠出頭能夠?qū)崿F(xiàn)鞋面聚氨酯部件的材料、幾何形狀和機械性能的可編程控制，彩色噴墨技術(shù)則通過彩色打印，增強 ActiveMix?技術(shù)的鞋部件定制化制造的能力。Voxel 8 創(chuàng)始團隊表示，該技術(shù)能夠進行鞋面聚氨酯部件的數(shù)字化制造，例如直接在鞋面織物材料上3D打印聚氨酯logo、文字，或者功能性的鞋部件，并能夠制造一些現(xiàn)有技術(shù)無法制造的特殊鞋面。

ActiveLab? 系統(tǒng)中的材料擠出3D打印頭

      Voxel8 的ActiveMix?技術(shù)將分為兩步走向鞋制造市場。目前已上市3D打印系統(tǒng)為ActiveLab?，在該系統(tǒng)中擠出工藝與彩色噴墨工藝是分離的。下一步，Voxel8計劃推出ActivePro? 生產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將集成兩種工藝，使鞋面制造更為自動化。

     ActiveLab?的應(yīng)用領(lǐng)域為新鞋部件原型快速制造和極小批量鞋面生產(chǎn)。目前新鞋的研發(fā)周期一般為12到18個月，Voxel8 表示能夠使新鞋開發(fā)周期縮短至2-4周。

ActiveLab? 3D打印系統(tǒng)

      在鞋面生產(chǎn)方面，Voxel8 表示已推出的ActiveLab? 3D打印系統(tǒng)將在每天30到50雙的定制運行中具有成本效益。而未來計劃推出的ActivePro? 生產(chǎn)系統(tǒng)，預(yù)計每年可生產(chǎn)多達500,000雙鞋所需的鞋面，并且運行該系統(tǒng)的成本與現(xiàn)有制造技術(shù)相比具有競爭力。

下一步將要推出的ActivePro? 生產(chǎn)系統(tǒng)

     Voxel8 稱，ActivePro? 生產(chǎn)系統(tǒng)是一種高度自動化的鞋面生產(chǎn)設(shè)備，那么這個尚未與市場見面的生產(chǎn)級3D打印鞋面自動化生產(chǎn)方面都配備了哪些技術(shù)呢？鞋面紡織面料有幾種形式，包括卷，平針織和工程網(wǎng)，ActivePro? 生產(chǎn)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，能夠在這幾種形式的織物面料上制造聚氨酯部件。該系統(tǒng)具有一系列打印頭，材料擠出打印頭陣列負責(zé)沉積聚氨酯材料，然后噴墨頭將在打印第二層聚氨酯材料之前印刷顏色。3D打印步驟完成后，設(shè)備中集成的固化爐將在幾分鐘內(nèi)進行材料固化。然后進入最后階段-激光切割，切割機將完成聚氨酯部件3D打印的織物面料切割成鞋面的形狀。

     在以上的制造流程中，需要的人工環(huán)節(jié)非常少，操作人員的主要任務(wù)是裝載鞋面紡織材料。Voxel8 表示在最快在幾分鐘內(nèi)，即可制造出一個完整的、定制的化的鞋面。

        Voxel8 ActiveMix?技術(shù)的顯著特點是，實現(xiàn)鞋面聚氨酯部件的無模具化生產(chǎn)，并以數(shù)字化方式控制聚氨酯部件的機械性能，比如說3D打印設(shè)備可以在沉積材料時區(qū)域性地改變剛度和粘度，通過數(shù)字化調(diào)節(jié)聚氨酯材料的成分和機械性能，為鞋面制造所需的支撐性結(jié)構(gòu)。再加上配置的噴墨打印技術(shù)，Voxel8 既能夠利用工業(yè)級聚氨酯彈性體的強度，耐磨性和耐久性，還能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率的彩色部件制造。

Voxel8表示至少有一個知名鞋品牌商已經(jīng)訂購了新推出的ActiveLab?3D打印系統(tǒng)。

Review

      3D打印技術(shù)在運動鞋部件最終產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用一直以來以鞋中底、鞋墊制造為主，但也有少量增材制造技術(shù)可應(yīng)用于外底以及鞋面的無模具直接制造。除了本文中介紹到的Voxel8 ActiveMix?技術(shù), 還有運動鞋制造商銳步（Reebok）已經(jīng)投入應(yīng)用的3D Drawing技術(shù)。2016年10月20日，銳步公司揭示了旗下一家特殊的制鞋工廠Liquid Factory（液體工廠），液體工廠中使用的制鞋工藝是正是3D Drawing。

      之所以稱之為“液體工廠” 與其使用的打印材料有關(guān)，這款3D打印材料是一種聚氨酯液體材料，該材料是巴斯夫（BASF）專門為銳步開發(fā)的，通過3D Drawing工藝和這種特殊材料，銳步得以在無需使用模具的情況下直接“繪制”出鞋外底、鞋面，該工藝替代了人工粘附鞋底的步驟。除此之外，液體工廠還有一套獨特的匹配系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以圍繞著腳進行建模，提供定制化的三維建模，這一整套解決方案直指運動鞋的定制化市場。