10年过去了,3D打印鞋类市场的新革命,缓慢前行 

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发布时间: 2022-07-19 12:28
随着3D打印技术的发展,更多的应用也逐步由工业领域过渡到消费领域,真正迎来了“衣食住行”皆打印的时代。而在消费端,正在实现了批量化生产的应用并不多,准确地说目前只有一个,3D打印鞋。
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匹克3D打印鞋“Future Fusion”

按传统制造方式量产一款新的鞋子,往往要经过设计、试样、开模、切割、组装等多道工序。而3D打印鞋可以理解为简单的2个步骤:设计+打印,大大减少了鞋的制作工序,同时对人的使用也更少,这对于劳动密集型的鞋类行业来说,无疑将会大大减少其人力成本,3D打印是未来鞋类市场的新趋势。

但是这一发展并不快,甚至可以用缓慢来形容,这一走,就过去了10年。

我们接下来将从3D打印鞋的优势,制作过程,参与企业等多方面,为大家描述过去10年3D打印鞋的发展历史。

我们先来一起看看3D打印鞋的优势:


  • 相对于消费者,鞋子的重量轻、回弹力好、透气性强、可定制化;
  • 相对于生产者,缩短上市周期、去库存管理、用工更少成本更低;
  • 相对于设计师,设计自由度更大;一体化设计,流程更少效率高;
  • 另外,相对于环境来说,打印的鞋子更利于回收再利用,更环保。

3D打印目前已经可以实现鞋面、鞋底(一般指中低)甚至是整鞋的打印,当然也包括鞋垫,主要分为普通鞋垫(比如:武汉“巢履”),矫形鞋垫(深圳“兰湾足行”),后者属于定制鞋垫,偏医疗属性。
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3D打印鞋中底展示
这里我们以常见的3D打印运动鞋为例,看看它是如何设计制作的。

设计:网友口中的“洞洞鞋”一般是采用独特的晶格结构,通过nTopology、Grasshopper、3-matic等设计软件创建鞋子的三维模型。这种结构优势比较明显,可以使鞋子更轻、更坚固,更有效地吸收冲击力,还可以根据用户的需求进行个性化定制,同时减少材料使用。

打印:材料使用的往往是类似于软胶的"TPU"材料(包括线材,粉末,树脂),鞋面的打印多采用FDM熔融沉积技术,中低有的使用SLS粉末激光烧结技术或者DLS/DLP数字光固化成型。
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晶格结构的3D打印鞋底

事实上,3D打印鞋是可以“量脚定制”的,在前面的基础上,加上一个扫描。首先使用智能手机扫描自己的脚部,接着扫描数据会传送至平台,由软件自动生成鞋子的设计,最终3D打印出来后再邮寄给顾客。

有哪些企业参与其中。

在过去的几年时间里,随着技术和打印材料的改进,大概从2013年开始,耐克、阿迪达斯、安踏、李宁和新百伦等运动鞋品牌都先后推出了自己的3D打印鞋。

但是,这大部分鞋子还只是限量版,从几十双到几百双不等的出售,价格在1000-2000元之间,可以看作是各大运动品牌对3D打印的探索。

但有一家公司例外,从一开始的限量销售,到后来的10万双批量生产,到接下来的100万双鞋中底打印,预示着3D打印运动鞋已经到了量产阶段。这家公司就是adidas

  • 2015年,推出Futurecraft 3D体验原型鞋;
  • 2016年,推出3D Runner限量出售;
  • 2017年,推出Futurecraft 4D,正式走向量产;
  • 2018年,推出AlphaEDGE 4D LTD、Y-3 Runner 4D;
  • 2021年,推出4DFWD、4DFWD PULSE;
  • 2022年,推出ULTRA4D。

据阿迪达斯透露,截至目前,已经3D打印了超过一百万个中底。据资源库了解,目前adidas官网在售的主要是4DFWD及其迭代款,还包括最新上线的ULTRA4D。
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4DFWD 低帮运动鞋

事实上,一开始阿迪达斯是主打的个性化定制鞋。其第一代Future3D的想法是:让客户到门店,通过3D扫描仪获取脚的数据,在跑步机上进行跑步测试,从扫描和跑步机运行中收到的信息制作中底,选择鞋子款式,最终做出一双定制的鞋子。

不管是出于数据的原始收集需要,还是当时3D打印的制作成本过高,7年前阿迪达斯还只是面向极少的3D打印用户;直到2017年与Carbon的合作才真正打开了3D打印量产鞋的新时代。
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运行中的Carbon3D打印机

Carbon最开始的CLIP技术也叫“连续液体界面制造技术”或“连续光固化技术”较目前其它3D打印技术,CLIP可提升25至100百的打印速度,而且精度更高,可实现每款鞋底的个人定制,鞋底的每个区域可以做到不同的软硬程度。注:国内与之对标的企业包括北京清锋科技,苏州博理科技。

此时,打印一双鞋底需要1.5小时,随后Carbon升级了该技术,推出新的数字光合成(DLS)技术,鞋底的打印只需20分钟,鞋的制造周期缩短9倍之多。

据资源库了解,鞋底的直接制作并非是Carbon或者阿迪达斯,而是通过代工厂—江苏太仓的裕克施乐(OECHSLER)来完成。
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裕克施乐的Carbon 3D打印机制造集群

这里有120台Carbon大尺寸、超高速光固化3D打印机,3D打印生产面积达1800平方米,年产能达到200万件。阿迪达斯、Carbon、裕克施乐共同的努力,让3D打印鞋的批量化生产变成了现实。

我们把目光再转回到国内,国产运动品牌PEAK匹克

  • 2012年,开始从事相关研究;
  • 2013年,匹克北京设计研发中心采购第一台3D打印设备:上海联泰SLA设备(型号Z350);
  • 2017年,发布其首款3D打印跑鞋“FUTURE I”,并在同年6月推出2.0版本,限量999双;
  • 2019年,推出全球首款全3D打印鞋“Future Fusion”,鞋面、鞋底皆3D打印制作;
  • 2020年,推出“异兽”Future Evolve,限量299双,一体成型;
  • 2021年,推出匹克聚变Future Fusion 3.0限量199双;
  • 2022年,推出匹克3D-启源,匹克「普罗米修斯」限量299双,一体成型;
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匹克3D-启源运动鞋

据公开资料显示,匹克是最早研发3D打印鞋的运动品牌,到今天已经有10年之久,虽然还未实现批量化生产,但相信已在路上。

据资源库了解,匹克2013年通过SLA光固化3D打印机进行鞋子的研发测试;2017年使用SLS选择性激光烧结技术制作了鞋底;2019年使用FDM/FFF 熔融沉积技术制作鞋面;2020年通过DLP光固化技术制造3D打印整鞋。
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3D打印鞋面的制作

与匹克合作的3D打印企业也不少,比如第一代鞋的研发使用的是上海联泰设备,聚变Future Fusion 3.0鞋面的制作是Raise3D上海复志),“异兽”选择的是Revo塑成科技,“普罗米修斯”的制作是苏州博理。
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博理科技HALS超高速光固化3D打印工厂

除了3D打印设备厂商的积极参与外,也聚集了多家材料巨头,包括阿科玛、赢创、巴斯夫、汉高等。比如,巴斯夫与阿迪达斯的合作,万华化学与匹克的合作等。

事实上,除了传统鞋类品牌的参与,还有不少的初创企业专注于个性化定制,比如国外的FUSED Footwear和Prevolve等公司,它们专注于为部分用户提供一对一的定制生产。虽然不能把鞋做成大众化,但也是一种可以落地的方向。

之前,国际分析机构SmarTech Analysis发布了鞋类增材制造的最新研究报告。报告中提到,到2030年,鞋类3D打印市场年收入(包括所有增材制造硬件,材料和应用)将接近90亿美元,这是3D打印技术可以开花结果的大方向。

虽然3D打印造鞋这条路磕磕碰碰走了10年之久,目前离真正的步入平常百姓家还有一段距离,至少从价格上来看,动辄上千的鞋子并不是每个人都能接受。

只有随着3D打印材料性能的提升,价格的下降;打印效率更高,生产成本更低,这样才能在未来的某天,我们也可以穿上一双3D打印鞋子行走在大街小巷。

2021年,GE成功完成10万件3D打印燃油喷嘴的生产,是3D打印在航空航天批量应用的典型案例;2022款雪佛兰Tahoe为按时交付,5周3D打印6万个零件,证明了3D打印在汽车领域的批量应用;3D打印在隐形牙套的制作中打印牙模,每年累计用户量有望突破60万,3D打印在齿科的应用越来越广;惠普公布其多射流熔融MJF技术累计生产了超过1亿个零件,这是3D打印在工业领域的突破。

3D打印已正式迈入批量化生产之路,虽然很缓慢,但是方向是对的,路再远也不怕。准备好迎接3D打印的“黑灯工厂”,新一轮的产业升级已经到来。
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