匹克自述 揭秘3D打印整双运动鞋的制作过程

　　此前，分析公司Technavio公布了其最新的市场研究报告《2022-2026年全球3D打印鞋类市场》，报告列举了国际3D打印鞋关键公司，匹克是唯一一家被列入的中国公司。据了解，匹克同时也是最早研发3D打印鞋的运动品牌。

　　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，发布国内首款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、鞋底都是3D打印制作；

　　2020年，匹克利用HLS 3D打印技术，推出一体成型3D打印鞋“异兽”Future Evolve，限量299双；

　　如今，匹克已成为使用3D打印生产鞋子的先驱，也在其鞋类制造过程中全面采用3D打印技术。Technavio报告预计从2021年到2026年，3D打印鞋类市场份额将增至16.2亿美元，市场增长势头将以19.86%的年复合增长率加速增长。报告中指出推动全球3D打印鞋类市场增长的关键因素之一是新产品发布数量的增加。很显然，匹克将在这轮3D打印鞋的红利中占据有利位置，反过来匹克又将加大力度推出更多的3D打印运动鞋新品，形成良性循环。相比于大部分公司只专注于中底和鞋垫，但匹克3D打印了整双鞋，包括鞋面，将产品提升到了一个新的高度。

　　这些是如何完成的，涉及到哪些具体的3D打印技术。或许，我们可以在匹克创新总监黄征分享的一则视频中找到答案。现在就让我们一起来看看3D打印整双运动鞋的奥秘。聚变FUTURE FUSION 3.0“我们在2013年购买了第一台用于工业设计的SLA 3D打印机，”匹克科技创新部负责人黄征说，“我们的目标是将从运动设计到开发的整个设计过程数字化。然后，我们在整体技术研究中相对较早地尝试了FFF工艺，当时普遍可用的材料只有PLA和ABS。然后在2018年，使用TPU线材，我们首先尝试使用FFF打印机直接3D打印整个鞋面和其他相关部件。”

　　事实上，匹克围绕3D打印自下而上地重建了其制造流程。例如，Future Fusion 3.0的鞋面采用Raise3D FFF（熔丝制造）3D打印技术制造。这种鞋面直接由多层印刷层依次沉积而成。对于每一层，打印机使用彩色材料作为线毫米，沿着交叉路径形成预定的网格图案。因此，打印机可以用不同的图案和颜色绘制每一层。FFF打印机层层叠加，形成具有透气性的复合面料，外观独特、创意十足，透气性好，组合方式无限。

　　“引入3D打印后，我们的生产主要分为两部分，”匹克生产部经理赵福江解释道。“一条生产线用于成品鞋，另一条生产线D打印来替代所有的皮革材料后，我们可以取消网孔冲压，并完全取消高频 (HF) 焊接工艺。这通常会占用我们总生产时间的50%以上，而且切割和电雕、冲压和缝纫的设备成本很高。总体而言，我们将生产时间缩短了三分之一，所涉及的人力也少得多。”

　　基于这种制造方法，匹克重新考虑了其运动鞋生产流程，从而产生了一种基于3D打印的程序，比原来的制造流程更短、更灵活。最显着的改进是鞋面制造阶段。通过Raise3D提供的集成FFF打印解决方案，匹克用三个新程序取代了原有的八个Flyknit程序。由于FFF打印过程的高度数字化，这些新程序在涉及可变数量和产品需求时效率更高。

　　此外，与Flyknit编织鞋面工艺相比，启动一条新的印刷线不需要大量的劳动力来编程复杂的编织路径。相反，3D打印软件会自动生成打印路径和相应的机器命令代码。3D打印机更容易校准材料装载和卸载，无需更换工具，并且可以按照预先确定的打印路径交付具有任何图案或组合的鞋面。这些特性在原型迭代方面也带来了相当大的优势。使用3D打印可以快速制作可直接组装和穿着的功能性鞋面和中底的原型。此过程使PEAK能够更快地执行更多的设计迭代。10天后把鞋穿在脚上199双Future Fusion 3.0 x Seapool的批量生产仅用了十天时间。一旦确定了CAD设计，3D打印制造阶段就会立即无缝开始。首先，运动鞋鞋面和中底在四天的时间里通过两种不同的3D打印技术同时进行打印。在通过两天时间生产所有3D打印组件，最后花了三天时间排队并完成组装过程。

　　例如，虽然中底是通过SLS打印的，但鞋面是使用Raise3D的专业鞋类打印解决方案打印的，该解决方案可在大约三个小时内交付一双运动鞋鞋面。由于鞋面的各种鞋码都包含在任务队列中，因此无需调整打印程序；多台打印机同步工作需要很少的人力。从匹克的经验中得出的优势之一是，使用3D打印可大大降低单位生产成本，使其成为小批量生产的理想选择。在传统工艺中，鞋面的批量生产是通过编织和裁剪进行的。这种工艺的成本结构不适合小批量，因为购买一套针织和裁剪设备需要大约25,000美元的投资。

　　每一轮加工都需要大量的材料，以平衡机器和工具成本的折旧。因此，用这种设备生产199双鞋面，损失惨重或价格高得离谱。然而，Raise3D的打印技术价格实惠，能够生产任何所需数量的鞋面，没有隐藏成本或高折旧率。此外，随着未来鞋类3D打印技术的不断发展，成本效益可能会进一步提高。畅想未来的3D打印鞋市场见证了匹克在运用3D打印方面的努力和取得的成功。现在，匹克通过Fusion系列包括Future E，Future Alpha和uture Fusion 3.0进一步扩展了3D打印运动鞋系列，此外，匹克将3D打印技术带到了其明星产品启源，普罗米修斯系列中。

　　在公司采用3D打印的历史中，匹克整合了不同的打印技术，一步步走到现在。通过使用TPU（热塑性聚氨酯）材料，鞋面可以打印成一个平面部件，然后再进行弯曲和组装，Future Fusion 3.0系列正是采用这一方式的最好证明。与之前的版本相比，它在设计上有了新的突破，例如可拆卸鞋面配件，同时还提高了制造成本效率。

　　2022年11月25日，匹克3D打印智造中心在泉州揭牌，首期投资1000万元，包括3D打印鞋面小型工厂和工业级3D打印鞋服实验室两大核心板块。其中鞋面工厂规划105台3D打印鞋面专用设备，同时还配套了SLS（选择性激光烧结）、DLP（光固化）等专业设备。匹克在3D打印运动鞋的路上越走越远，通过3D打印工艺的转型实现柔性制造，将数字化、材料和机械进行全方位整合。