3D打印为聚氨酯材料高端跑鞋定制设计带来革命性变化

所有大型运动服装品牌都在研究打印高性能鞋类的可能性，并得到材料和打印设备制造商们的支持。

阿迪达斯与美国3D打印专业公司Carbon建立了战略合作伙伴关系，共同制造Futurecraft 4D高性能鞋。这个德国运动服装品牌表示，它使用17年来的运行数据设计新中底，并且采用数字鞋类部件制作工艺，免除了传统上原型制作或模制的需要。

其所使用的Carbon的数字光合成（DLS）工艺采用了数字光投影、透氧光学器件和液体树脂来制造高性能且耐用的聚合物产品。

性能参数

阿迪达斯程序库的运行数据被用来在中底设计中融入功能性考量。这些数据的使用让阿迪达斯设计出兼具运动、缓震、稳定和舒适性能的中底。

相较标准3D打印制造方法，DLS工艺据称可以解决诸如低生产速度和规模、表面质量差以及颜色和材料限制等问题。

中底由液体制成，阿迪达斯说，形成的网格有20000个单独支撑点，可以优化能量返还。

耐克现在也开始打印鞋面。Eluid Kipchoke在2018年维京伦敦马拉松赛上穿着一双3D打印TPU鞋面运动鞋取得了胜利。该公司称这是首次以这种方式制造高性能鞋类鞋面。

制胜之道

鞋面使用固体沉积建模制成。这种方法中是将细丝从线圈上展开、熔化、然后分层铺设。耐克称打印技术可以使原型制造速度比其它生产工艺快16倍。

该公司还利用这一技术将运动员特有的数据纳入纺织品几何学。耐克使用从运动员身上获得的数据，并分析这些数据以确认材料的理想组成。该分析会用于设计纺织品。

该公司称，3D打印纺织品比传统机织面料更具动感。这是因为经线和纬线交织在一起。

该公司表示，“Flyprint纺织品的优势体现在材料的融合特性上。在针织或机织纺织品中，交织的包覆纱和纬纱之间存在摩擦阻力。而在打印纺织品中，更可能实现精确协调控制。”

它还补充说，3D打印纺织品比早期织品“更轻，更透气”。

快速发展

Kipchoge脚上的Zoom Vaporfly Elite Flyprint的设计基于他对自己在2017年柏林马拉松赛上穿的鞋子的反馈。他在2018年伦敦马拉松穿的鞋子比起第一次要轻上11克。

锐步的液体工厂工艺于2016年推出，使用软件和机器人技术以三维方式绘制鞋子。巴斯夫为锐步制造的液态聚氨酯材料被用于精确地在三维平面上绘制鞋子的部件。

采用这种聚氨酯系统制成的液体流速鞋可以直接制作大底，而非通过模具再单独制造大底。一经吸收，材料就会开始固化。大底侧边有“翅膀”环绕，为整个脚提供更加定制化的贴合感和更好的支撑。

提高性能

新百伦与同样位于波士顿的3D打印专业公司Formlabs在2017年签署协议，实施更大规模的3D打印。这两家公司正在开发鞋类专用材料和打印机，用于制造能提高运动员表现的产品。 其光固化打印Form 2为打印工艺提供动力。

这已经不是新百伦首次涉足3D打印：早在2013年，Jack Bolas就成为第一位穿上使用定制3D打印技术制成的钉鞋进行竞争的田径运动员。为了完成设计，新百伦使用测力板、鞋内传感器和运动捕捉系统来模拟赛事，从而获取个体生物力学数据。

这个最初的3D打印项目引发了后续进一步研究中底所需的软质部件定制打印。 新百伦于2016年推出Zante Generate，并称这是首款全长3D打印中底。它使用3D 系统的DuraForm TPU弹性体激光烧结粉末，用于选择性激光烧结制造工艺，从而逐层制造中底。最后得到的产物是一个具有复杂蜂窝结构的中底，新百伦称其在灵活性、强度、重量和耐久性方面取得“最佳平衡”。

粘合在一起

3D打印鞋底和鞋面制成后仍必须粘合在一起。 根据Atom Lab的说法，鞋机制造商Atom的研发装置在技术领域遇到最具挑战性的一步是将大底与鞋面粘合。该公司已与科思创合作开发一种工艺，通过数字打印将粘合剂的聚氨酯原材料应用到鞋底或鞋面上。

Atom使用熔丝制造热熔层技术的一种变体来施加粘合剂。首先熔化可熔融加工粘合剂的细丝，然后根据数字打印布局施加熔融粘合剂，接着施加压力将鞋底连接到鞋面上，从而在两者之间建立牢固且永久的粘合剂粘合。

根据Atom的说法，这种使用粘合剂长丝的应用既快速又高效。精确和可重复性佳，适用于吸收性基地。使用的是实心长丝，因此不需要额外干燥过程。

另外，粘合剂由熔体施加并被预激活。如果放置时间足够长，则不需要预先加热激活，可以节省了两个加工步骤。

虽然目前仍处于早期阶段，开发重点放在高端限量版产品上，但是这些项目清楚表明，聚氨酯材料的发展潜力可能会使得大规模实施增材制造在运动服装市场成为现实。