根据3D科学谷的市场观察，发展至今，3D打印已与鞋制造工艺链紧密结合，从新鞋的设计，鞋模开发与制造，到鞋垫、鞋底、鞋面等鞋组件的最终生产，均在融入3D打印技术。
在运动鞋最终产品制造中，3D打印鞋中底以其在设计、性能、外观上，制造供应链上所具有创新性，受到全球著名运动鞋品牌的关注，并已发展成为新一代鞋中底制造技术。同时，鞋面的3D打印探索也在紧密的进行中，如今已进入到小批量生产的商业化早期。鞋底、鞋面等多样化3D打印技术的逐渐成熟，为实现整鞋增材制造-3D打印提供了可行性。
3D打印为运动鞋生产所带来不仅仅是一种吸引眼球的新科技。那么，怎样看待3D打印技术在其中发挥的价值呢？本期，3D科学谷将以国内著名运动鞋品牌匹克在3D打印制造之路上的努力、尝试与成果，以及匹克最新“全3D打印鞋”制造应用为例，与谷友共同感受3D打印技术为鞋制造注入的价值。
▲3D打印技术在鞋制造领域的应用发展
©3D科学谷
/产品和生产层面的双向进化
匹克在3D打印制造之路上的努力、尝试与成果有目共睹。匹克自2017年就开始使用3D打印直接生产鞋履产品，随着近些年3D打印技术不断创新和衍进。匹克的3D打印运动鞋的发布也越发频繁，同时随着技术进步，产品本身也在不断变化和发展。
▲匹克所发布的3D打印产品
从最早的Future系列开始，衍生出了Future Fusion, Future E和Future Alpha系列，其中Future Fusion系列持续进化，目前已经迭代到了Future Fusion 3.0。如今匹克品牌中当家核心态极科技系列也开始引入3D打印工艺。这条道路上，匹克尝试了不同3D打印工艺，也尝试了全新的商业模式。
▲匹克3D打印运动鞋的进化。匹克2017年推出带有3D打印鞋底的运动鞋，采用技术为选区激光烧结-SLS；2019年推出了带有FDM/FFF 3D打印鞋面的运动鞋；2020年推出了一款通过光聚合DLP 3D打印制造的整鞋。
©匹克
Future Fusion系列不断在产品和生产层面双向进化，匹克将目前的阶段定义为3.0阶段，在技术路线上更为清晰。
由于FDM/FFF打印悬空结构的限制；SLS技术的成本和材料特性限制，匹克选择用光聚合技术和晶格设计结构制造更具回弹的中底。而鞋面所用的材料则需要更软，和鞋底要有所区分，所以基于FDM/FFF工艺可以平铺打印，事后弯曲组装的特性，3.0将这种技术作为鞋面的制造工艺。可以说匹克3.0是对现有3D打印工艺的应用不断研究，并匹配商业模式。
/买一台3D打印机易，把打印机接入产线，很有挑战
接下来，我们以匹克最新发布的“全3D打印鞋” 为例，来看一下匹克及其3D打印合作伙伴在将3D打印融入生产的过程中所做的努力，并以此来感受当前3D打印技术在鞋生产中所具有的意义。
2021年12月，匹克发布了完全通过3D打印生产的首款Future Fusion 3.0 x Seapool 系列运动鞋，全球限量199双。中底的蜂窝设计延续 3D 打印鞋的一贯造型，复杂的镂空结构意味着有更多的缓震空间。不仅如此，其鞋面也是使用FFF/FDM 3D打印技术完成，是一款“全3D打印鞋”。
▲匹克主打未来火星城市理念的Future Fusion 3.0 x Seapool
▲匹克在2021年的天猫双十一活动中，也推出了一款3D打印鞋面版本的超轻大三角篮球鞋，其鞋面用感温变色材料3D打印而成，可以根据温度变化改变鞋面颜色。
©B站UP主的测评视频截图
或许有消费者认为，将3D打印技术用于鞋制造是一种噱头。
匹克创新总监黄征表示：“如果只是把新科技作为一种噱头强行附加在原有产品上，是不能完全释放新科技的价值的，这样的操作只能是昙花一现。”
经过这几年的探索，匹克对3D打印应用做到了产品，围绕3D打印重新组织了生产流程与运动鞋的设计理念。
以Future Fusion 3.0 x Seapool 为例。经过几年的实践和深入研究，匹克锁定了FFF/FDM打印鞋面过程中包括打印速度，软硬件结合度，拉丝控制和定位精度的关键指标，最终选择3D打印设备提供商Raise3D（上海复志）作为匹克3.0的合作伙伴。
对于鞋面3D打印，最大的挑战之一在于打印机挤出线材的路径算法，Raise3D 的ideaMaker软件，根据匹克的需求在基础代码层可以进行修改，提高了生产合格率，打印精度以及表面效果。
Raise3D CTO Derek Li表示：“利用FDM/FFF打印机从点到线，线到面的制造方式，可以类似针织一样，制作出一层任意颜色，形状和网格结构的网面。再通过逐层打印，在一次成型过程中，从低到高打印并堆叠形状、颜色和网格各异的网面，形成有层次感的鞋面设计，同时天然形成编织结构，具备透气性。”
匹克还根据FDM/FFF打印技术，重新优化了整条生产线，新生产线比原来更加简短和灵活。鞋面生产阶段由8个飞织鞋面工序缩减为3个打印工序。
▲©匹克
同时相比飞织，计算机的自动演算赋予3D打印鞋面更多的生产灵活性。飞织需要人工对飞织机做复杂的编织路径编程，而FDM/FFF 3D打印技术的流程是，首先在CAD软件画出各部分鞋面的外轮廓，然后在打印切片中设置几个参数，软件随即自动计算出3D打印机的走线路径，整个过程简单快捷。
在硬件操作层面，3D打印机的调整也相对简单，只需要命令打印机自动装料或退料，无需更换任何工具，打印机就能遵循事先计算的路径打印出任何形状和叠加循序的图案。这些特性改善了试制阶段，试制的成本和周期大幅降低。3D打印自动化和数字化的特性，允许快速生产出鞋面与鞋底样品，无需额外的前期准备，样品可以直接投入组装与穿戴，迭代调整也非常便捷。
/设计制造一体化
此次匹克的199 双Future Fusion 3.0的纪念款生产，是典型的设计制造一体化案例。
当最终定稿后，3D打印生产随即开始，中间无缝衔接，几乎不用产线准备环节。将stl.格式的设计文档输入到ideaMaker切片程序，设置简单的几个参数后，计算机会自动在几分钟内生成打印机工作指令（.Gcode文件），并传输至打印机开始工作。
/小批量制造，又便宜又快
199双Future Fusion 3.0整个生产和组装一共花费了10个工作日。鞋面和鞋底打印分别使用3D打印工艺同步生产花费4天，产品运输到组装线花费2天，组装排单到完毕共使用3天。以鞋面为例，使用Raise3D复志开发专用打印机生产，生产一双鞋面的时间约为3小时，打印不同尺码的鞋面时不需再对打印机做任何调整，仅需1-2名操作员通过云端远程观察用料情况，并及时补充进料，便可以把199双鞋面在4天内全部完成。
▲©匹克
另一方面，3D打印小批量订单的单位生产成本更低，以往生产新款鞋面需要依赖大批量流水线的飞织和切割工艺，这种生产方式在成本结构上都不适合小批量鞋面生产。每套设备需要单次处理大量的鞋面，也就是单次切割堆叠足够厚足够面积的布料，才能持平设备和工具的折旧费。
▲©匹克
相反，匹克本次使用的FDM/FFF 3D打印工艺，可以通用于任何形状的鞋面，所以不产生沉没成本，也没有高昂的折旧费。不仅如此，随着3D打印技术的普及带来的材料价格的下降和材料性能的提升，其生产效益还有进一步提升空间。
/生产与产品生命周期的双重效益
正如匹克创新总监黄征所谈，如果只是把新科技作为一种噱头强行附加在原有产品上，是不能完全释放新科技的价值的。
▲鞋制造3D打印vs 传统制造工艺的比较逻辑
©3D科学谷
以匹克的3D打印实践为例，3D打印技术的价值从两个层面上得以释放，分别体现出该技术的生产效益与运动鞋履产品生命周期中的效益。
对生产而言，3D打印无需模具，可制造功能集成的组件，显著减少了生产工序。
在产品生命周期层面上来看，品牌方可以通过3D打印技术实现产品的快速迭代，迅速响应市场需求。放眼于更加远期的发展，借助3D打印在小批量生产上的优势，用小批量快速生产的产品来赢得时间，赢得细分化市场，或将成为一种常态的商业模式。此外，借助3D打印技术制造复杂结构的优势，在鞋履的设计创新上获得更多空间，也为品牌方推出具有吸引力的新产品带来更多可能。
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