易加三維馮濤：3D打印加速鞋品創(chuàng)新和供應(yīng)鏈創(chuàng)新

在2019年8月16日舉行的“第四屆SAMA國(guó)際論壇暨2019“一帶一路”3D打印與智能制造年會(huì)”上，易加三維總經(jīng)理馮濤做了題為“3D打印加速鞋品創(chuàng)新和供應(yīng)鏈創(chuàng)新”的報(bào)告。

南極熊獲得了馮濤演講PPT的相關(guān)資料，將主要內(nèi)容分享給廣大讀者熊友。

前不久，體育品牌匹克發(fā)布了一款全新3D打印鞋F(xiàn)uture Fusion，鞋底和鞋面均采用3D打印工藝生產(chǎn)，其中TPU鞋中底是由易加三維的選擇性激光燒結(jié)技術(shù)制成。

這款全3D打印鞋是限量款，一經(jīng)開(kāi)售就搶購(gòu)一空。鞋底360度鏤空、穿著透氣；其采用了參數(shù)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在滿(mǎn)足必要的回彈性、強(qiáng)度等要求下，單只鞋重量?jī)H240g（41碼），這比一般市面上的3D打印鞋要輕不少。

盡管這雙鞋是限量款，但是正如它的名字，是不是代表了未來(lái)制鞋的future了？讓我們回顧一下鞋底設(shè)計(jì)生產(chǎn)的歷史。

最早人類(lèi)從光腳到穿上由草、獸皮、木頭等制成的草鞋，是為了追逐獵物、躲避敵人，跑得更快、保護(hù)腳底，隨著紡織制革技術(shù)的發(fā)展，逐步有了布鞋、皮鞋等，但是鞋底一般都是布、革等組成。19世紀(jì)固特異發(fā)明了硫化工藝，美國(guó)人將這個(gè)技術(shù)制成了橡膠底，隨著現(xiàn)代籃球、田徑等運(yùn)動(dòng)的興起，硫化鞋開(kāi)始流行，并有了sneaker這個(gè)專(zhuān)有名詞。人們追求更好的舒適性和競(jìng)技狀態(tài)，氣墊技術(shù)和Boost爆米花技術(shù)在近十年流行。這段歷史我們可以看到，鞋底材料的技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用是比較緩慢、且技術(shù)較為單一。

數(shù)字化技術(shù)為鞋的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了機(jī)會(huì)。比如能計(jì)量個(gè)人體征、足底壓力的跑步機(jī)，采集足部數(shù)據(jù)的3D掃描儀，以及支持3D網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的3D打印技術(shù)。

拿經(jīng)典BOOST爆米花發(fā)泡工藝為例，通過(guò)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)來(lái)替代發(fā)泡結(jié)構(gòu)，會(huì)有什么不同？

傳統(tǒng)上發(fā)泡工藝需要事先分割好不同區(qū)域，將泡沫部件組裝，流程節(jié)點(diǎn)多，且間隔區(qū)域過(guò)渡剛性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)整體的高舒適性。

利用專(zhuān)用的點(diǎn)陣設(shè)計(jì)軟件，可在一個(gè)設(shè)計(jì)域中生成多種不同結(jié)構(gòu)的點(diǎn)陣單元，這意味著可以在單只鞋底的不同位置可以有不同的密度、軟硬度，以實(shí)現(xiàn)腳底各區(qū)域力學(xué)性能和舒適度要求。據(jù)此，當(dāng)有了每個(gè)人的足底形狀和壓力分布的不同，可定制鞋底結(jié)構(gòu)。

鞋底設(shè)計(jì)好，接下來(lái)就是鞋底生產(chǎn)環(huán)節(jié)，我們使用選擇性激光燒結(jié)（PPBF）工藝。

截止目前，易加三維已與多家知名和新興品牌合作3D打印鞋的生產(chǎn)。其中PEAK，F(xiàn)REETIE等品牌實(shí)現(xiàn)了批量制造。有20人穿PEAK開(kāi)發(fā)的第二代運(yùn)動(dòng)鞋完成了馬拉松比賽，而FREETIE的運(yùn)動(dòng)鞋則在小米有品上完成了眾籌。

2018年下半年，我們開(kāi)始嘗試?yán)��?D掃描、足壓分析、CAE等方法，基于3D打印來(lái)做定制鞋底的設(shè)計(jì)，目前已經(jīng)完成了多個(gè)定制鞋的實(shí)際案例。我們知道，每個(gè)人的腳都不太一樣，有的人甚至兩只腳也存在很大差別，因此在市面上幾乎買(mǎi)不到完全合腳的鞋子，這就為3D打印定制鞋留下了市場(chǎng)空間，也是3D打印用于鞋品制造比較有想象力的地方。

據(jù)悉，易加三維是先臨三維控股子公司，先臨三維擁有豐富的三維數(shù)字化和3D打印產(chǎn)品線(xiàn)，在鞋業(yè)方面構(gòu)建了數(shù)據(jù)采集、智能設(shè)計(jì)、3D打印以及智能生產(chǎn)等系統(tǒng)化解決方案。

目前鞋行業(yè)也在發(fā)生變化，中國(guó)仍是制鞋第一大國(guó)，但在貿(mào)易戰(zhàn)、人工成本等因素作用下，產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步往東南亞國(guó)家遷移。國(guó)內(nèi)品牌影響力較弱，代工廠(chǎng)做高仿也需要轉(zhuǎn)型，總體需要技術(shù)和設(shè)計(jì)創(chuàng)新變革供應(yīng)鏈，占領(lǐng)高價(jià)值市場(chǎng)。

從廣東、福建、東南亞、德國(guó)、美國(guó)等地的鞋業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中可以看到，3D打印已經(jīng)讓鞋業(yè)從傳統(tǒng)制造（更快、更符合成本效益要求的原型制造、模具制造）以及更自動(dòng)化、定制化的生產(chǎn)中獲益。

3D打印能否進(jìn)一步加速鞋品設(shè)計(jì)創(chuàng)新和供應(yīng)鏈變革？首先我們要回答兩個(gè)基本問(wèn)題：性能和效率。

經(jīng)過(guò)易加三維及合作伙伴的大量測(cè)試，TPU材料可以達(dá)到性能標(biāo)準(zhǔn)，并且在多個(gè)品牌鞋中得到了驗(yàn)證。

而打印效率方面，輕量化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以減少打印工作量，而在設(shè)備開(kāi)發(fā)上，易加三維經(jīng)過(guò)多次迭代優(yōu)化之后，一臺(tái)3D打印設(shè)備的單批次產(chǎn)量已比一般激光燒結(jié)工藝提升了5倍多，將來(lái)部署在智能鞋廠(chǎng)的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)將進(jìn)一步減少銜接環(huán)節(jié)的時(shí)間。

如今，3D打印技術(shù)已經(jīng)在鞋品設(shè)計(jì)、模具和生產(chǎn)方面都在應(yīng)用，正在改變鞋品設(shè)計(jì)創(chuàng)新方式和供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)。

據(jù)專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，與鞋類(lèi)3D打印相關(guān)的收入目前約占全球鞋類(lèi)市場(chǎng)收入的0.3%，預(yù)計(jì)到2029年將增長(zhǎng)到全球鞋類(lèi)總收入的1.5%左右。

3D打印鞋類(lèi)部分預(yù)計(jì)將成為最大的3D打印消費(fèi)產(chǎn)品部分,隨著材料成本的降低和3D打印技術(shù)的速度和生產(chǎn)率的提高，這一趨勢(shì)將繼續(xù)增加。

預(yù)計(jì)到2029年，鞋類(lèi)行業(yè)對(duì)3D打印材料的總需求將達(dá)到37000公噸。預(yù)計(jì)在預(yù)測(cè)期結(jié)束前，3D打印粉末的需求量將達(dá)到最大，為180萬(wàn)噸，約占原料總需求的50%。

中國(guó)的消費(fèi)品市場(chǎng)，需要關(guān)注老齡化、新興年輕消費(fèi)主體，3D打印可大大縮短供應(yīng)鏈，有助于智能設(shè)計(jì)、硬件、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推出新產(chǎn)品、新模式，有助于傳統(tǒng)制鞋業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，在這個(gè)當(dāng)中孕育了很多創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的機(jī)會(huì)，期待更多的企業(yè)、機(jī)構(gòu)、個(gè)人參與其中、擁抱技術(shù)驅(qū)動(dòng)帶來(lái)的積極變化。