3D打印技術,又叫增材制造,是一種以數字模型文件為基礎,通過金屬、塑料等耗材,以逐層疊加進行打印物件的快速成型技術。
它可以打印出一些譬如CNC、開模等傳統生產技術無法制造的創新外型,縮短研發周期,提高生產開發效率,甚至直接制造成品,極大提高產品附加值。
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圖 喬丹跑鞋鞋面 FDM 打印動態展示,上海復志
目前3D打印技術的應用已經遍及運動鞋、無人機、汽車零件、汽車內飾、燈具、發光廣告字等各行各業。3D打印在鞋材方面應用比較廣泛,鞋模、鞋墊、鞋中底、鞋面乃至整鞋均有應用,尤其是3D打印鞋中底和鞋墊,其中鞋墊的應用范疇更偏向于醫療方面,多用于扁平足等矯正治療。

圖 迪奧的德比鞋,使用3D打印技術

圖 Reebok、Botter和HP聯名打造“貝殼”運動鞋
而中底作為運動鞋緩震回彈的核心功能部件,是運動品牌一直關注的重點。3D打印鞋中底可以通過優化彈性體晶格結構功能模塊,改變不同區域的結構強度,實現最大化的回彈性、輕量化、減震性等功能。
與之前的3D打印概念鞋限量生產不同,時下3D打印運動鞋已經開始走上了定制化小批量生產的發展道路。2018年,阿迪達斯正式發售了3D打印制作的運動鞋AlphaEDGE 4D,全球共10萬雙。而國產運動品牌的3D打印運動鞋,據不完全統計,每個月生產約5000雙。
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圖 阿迪達斯 AlphaEDGE 4D 中底 & CLIP 技術
在運動鞋方面應用的3D打印工藝技術主要有三類:SLA(光固化)、SLS(選擇性激光燒結)、FDM(熔融沉積)。
1.? SLA(光固化),多用于鞋中底、鞋面、鞋墊
SLA,即立體光固化成型法,利用特定波長光選擇性照射,光敏樹脂聚合的原理進行打印。
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由于SLA多是逐點成型,為了加快打印速度,在SLA的基礎上延伸出來的DLP技術就是以面成型的,其中美國Carbon公司的CLIP技術進一步極大升級了打印速度,阿迪達斯的AlphaEDGE 4D就是以CLIP技術進行生產,Carbon公司因此一舉成名。
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圖 CLIP技術示意
下表是常見光固化成型技術的一個比較:
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光透射,結合氧阻聚,連續液面成型,成型過程物件往上提
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SLS,即選擇性激光燒結,利用激光選擇性照射,聚合物粉末高溫熔融粘結的原理進行層疊成型。
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圖 SLS激光燒結成型工藝原理,南極熊
最早在2013年耐克推出的足球鞋Nike Vapor Laser Talon上得以應用,隨后阿迪達斯、新百倫、安德瑪、匹克、李寧等運動品牌相繼推出TPU粉末燒結中底的運動鞋。

圖?SLS 3D打印鞋中底,墨分三維
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圖 SLS燒結TPU鞋中底在匹克 PEAK 3D上應用
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FDM,即熔融沉積成型,通過加熱熔融聚合物細絲,噴頭移動選擇性涂覆,逐層疊加,最終成型。
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圖 FDM熔融沉積成型工藝原理
FDM工藝常應用于3D打印鞋面。比如匹克在2018年11月推出的3D打印競速鞋FUTURE ULTRA LIGHT,TPU鞋面采用了FDM工藝,由匹克自己生產加工。
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圖 匹克 FUTURE ULTRA LIGHT
還有喬丹在2019年10月推出的3D打印跑鞋,鞋底和鞋面都是3D打印,其中鞋面是采用了FDM工藝,由上海復志完成生產。
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圖 喬丹3D打印跑鞋質燥
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隨著3D打印材料的發展,TPE、TPU等熱塑性彈性體也能實現FDM打印,根據TPU硬度的不同,可以打印出柔軟的鞋中底。
2022年11月,巴斯夫推出用于3D打印(FDM)矯形鞋墊的TPU新材料
原文始發于微信公眾號(艾邦彈性體網):運動鞋3D打印技術盤點