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从鞋底到整鞋,3D打印在匹克产品与生产中的双向进化!

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,值得注意的是其鞋面也是使用FFF/FDM技术打印完成,是真正意义上的“全3D打印鞋”。

 

图 | 主打未来火星城市理念的Future Fusion 3.0 x Seapool

 

而这并非是匹克的第一次尝试使用3D打印技术制作鞋面,在一个月前的天猫双十一上,匹克的超轻大三角篮球鞋也推出一款3D打印鞋面版本,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。

 

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事实上,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。

 

图 | 匹克所发布的3D打印产品

 

买一台3D打印机易,把打印机接入产线,很有挑战

 

“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。”匹克创新总监 黄征表示。

 

经过这几年的探索,匹克对3D打印应用做到了因产品,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,由业内知名3D打印设备提供商Raise3D公司(上海复志)为匹克开发了适用于鞋面制造的FDM/FFF打印设备和配套工艺流。

 

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。

 

 

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,而利用FDM/FFF技术,只需要简单地在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,整个过程非常简单快捷。

在硬件操作层面,3D打印机的调整非常简单,只需要命令打印机自动装料或退料即可,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。

 

千双鞋面,打印快;百双鞋面,打印又便宜又快

 

此次的199 双Future Fusion 3.0的纪念款生产堪称设计制造一体化的典范,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,实际体验和家用喷墨打印机类似。

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。

 

 

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。相反,匹克本次使用的FDM/FFF打印工艺,可以通用与任何形状的鞋面,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。

 

 

 

玩明白3D打印技术的匹克,接下来怎么玩?

 

匹克在3D打印制造之路上的努力、尝试与成果有目共睹。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。

 

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,匹克选择用光固化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。

 

 

经过几年的实践和深入研究,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Raise3D作为匹克3.0的合作伙伴。对此Derek表示:“对于鞋面3D打印,最大的挑战在于打印机挤出线材的路径算法,目前有超过60万的用户使用我们自主研发的ideaMaker软件,我们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。”