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

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

南極熊獲得了馮濤演講PPT的相關資料，將主要內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Future Fusion，鞋底和鞋面均采用3D打印工藝生產，其中TPU鞋中底是由易加三維的選擇性激光燒結技術制成。

這款全3D打印鞋是限量款，一經開售就搶購一空。鞋底360度鏤空、穿著透氣；其采用了參數化結構設計，在滿足必要的回彈性、強度等要求下，單只鞋重量僅240g（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，是不是代表了未來制鞋的future了？讓我們回顧一下鞋底設計生產的歷史。

最早人類從光腳到穿上由草、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、保護腳底，隨著紡織制革技術的發(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世紀固特異發(fā)明了硫化工藝，美國人將這個技術制成了橡膠底，隨著現代籃球、田徑等運動的興起，硫化鞋開始流行，并有了sneaker這個專有名詞。人們追求更好的舒適性和競技狀態(tài)，氣墊技術和Boost爆米花技術在近十年流行。這段歷史我們可以看到，鞋底材料的技術進步和應用是比較緩慢、且技術較為單一。

數字化技術為鞋的創(chuàng)新設計提供了機會。比如能計量個人體征、足底壓力的跑步機，采集足部數據的3D掃描儀，以及支持3D網格結構設計的3D打印技術。

拿經典BOOST爆米花發(fā)泡工藝為例，通過點陣結構來替代發(fā)泡結構，會有什么不同？

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)點多，且間隔區(qū)域過渡剛性，無法實現整體的高舒適性。

利用專用的點陣設計軟件，可在一個設計域中生成多種不同結構的點陣單元，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，以實現腳底各區(qū)域力學性能和舒適度要求。據此，當有了每個人的足底形狀和壓力分布的不同，可定制鞋底結構。

鞋底設計好，接下來就是鞋底生產環(huán)節(jié)，我們使用選擇性激光燒結（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。其中PEAK，FREETIE等品牌實現了批量制造。有20人穿PEAK開發(fā)的第二代運動鞋完成了馬拉松比賽，而FREETIE的運動鞋則在小米有品上完成了眾籌。

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

據悉，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字化和3D打印產品線，在鞋業(yè)方面構建了數據采集、智能設計、3D打印以及智能生產等系統(tǒng)化解決方案。

目前鞋行業(yè)也在發(fā)生變化，中國仍是制鞋第一大國，但在貿易戰(zhàn)、人工成本等因素作用下，產業(yè)進一步往東南亞國家遷移。國內品牌影響力較弱，代工廠做高仿也需要轉型，總體需要技術和設計創(chuàng)新變革供應鏈，占領高價值市場。

從廣東、福建、東南亞、德國、美國等地的鞋業(yè)產業(yè)鏈中可以看到，3D打印已經讓鞋業(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）以及更自動化、定制化的生產中獲益。

3D打印能否進一步加速鞋品設計創(chuàng)新和供應鏈變革？首先我們要回答兩個基本問題：性能和效率。

經過易加三維及合作伙伴的大量測試，TPU材料可以達到性能標準，并且在多個品牌鞋中得到了驗證。

而打印效率方面，輕量化的結構設計可以減少打印工作量，而在設備開發(fā)上，易加三維經過多次迭代優(yōu)化之后，一臺3D打印設備的單批次產量已比一般激光燒結工藝提升了5倍多，將來部署在智能鞋廠的自動化生產線將進一步減少銜接環(huán)節(jié)的時間。

如今，3D打印技術已經在鞋品設計、模具和生產方面都在應用，正在改變鞋品設計創(chuàng)新方式和供應鏈結構。

據專業(yè)機構預測，與鞋類3D打印相關的收入目前約占全球鞋類市場收入的0.3%，預計到2029年將增長到全球鞋類總收入的1.5%左右。

3D打印鞋類部分預計將成為最大的3D打印消費產品部分,隨著材料成本的降低和3D打印技術的速度和生產率的提高，這一趨勢將繼續(xù)增加。

預計到2029年，鞋類行業(yè)對3D打印材料的總需求將達到37000公噸。預計在預測期結束前，3D打印粉末的需求量將達到最大，為180萬噸，約占原料總需求的50%。

中國的消費品市場，需要關注老齡化、新興年輕消費主體，3D打印可大大縮短供應鏈，有助于智能設計、硬件、互聯(lián)網技術推出新產品、新模式，有助于傳統(tǒng)制鞋業(yè)的轉型升級，在這個當中孕育了很多創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的機會，期待更多的企業(yè)、機構、個人參與其中、擁抱技術驅動帶來的積極變化。