運動鞋鞋面、鞋底中的塑料部件所采用的制造技術以模具制造為主。傳統模具的工藝流程既昂貴又耗時，屬于勞動密集型的產業，并且制造基地集中，生產受到地域性的限制。盡管這種傳統制造模式在大批量生產方面已經十分成熟，但是難以滿足柔性定制化生產的需求。

       為了滿足消費者對定制化運動鞋產品的需求，打造柔性的規模定制化生產能力，成為運動鞋制造商關注的焦點。而無需模具即可直接進行塑料鞋部件制造的3D打印/增材制造技術，逐漸在運動鞋制造領域受到重視。

    2017年以來，陸續登陸市場的幾款帶有3D打印鞋中底的運動鞋，例如阿迪達斯Futurecraft 4D,Under Amour Under Armour Architech，匹克Future I，都是運動鞋制造商在批量定制化生產方面所進行的嘗試。

     近日，美國一家專注于多材料3D打印技術的企業Voxel8 推出了一種新的鞋部件定制化制造3D打印技術ActiveMix?，這是一種面向運動鞋鞋面聚氨酯部件定制化生產的技術。

年產量高達50萬雙的規模定制生產技術

         Voxel8 的創始人是哈佛大學Wyss研究所的Jennifer Lewis 教授，Voxel8 一直專注于多材料3D打印技術，在推出ActiveMix?技術之前，Voxel8 聚焦于電子3D打印領域。Voxel8的多材料3D打印技術有兩種3D打印功能，其中一種是基于FFF/FDM 材料擠出工藝的3D打印頭，另一種是可以打印導電銀墨水的3D打印噴嘴。Voxel8 3D打印機除了可以通過一次連續的打印任務創建一些簡單的電子部件之外，還可以通過很方便的停止/啟動功能，將一些外部部件在打印過程中嵌入對象，然后繼續打印。

ActiveMix?技術3D打印的運動鞋織物面料中的彩色聚氨酯部件

     如今推出的鞋面聚氨酯部件3D打印技術，也是一種多材料3D打印技術。根據3D科學谷的了解，ActiveMix?技術中集成了材料擠出和材料噴射兩種3D打印工藝。

    那么，這兩種不同的打印工藝將如何進行配合呢？3D科學谷了解到，基于材料擠出工藝的3D打印頭負責沉積聚氨酯材料，而噴墨打印頭則負責在聚氨酯打印層之間印刷獨特的全彩色圖案。

        材料擠出頭能夠實現鞋面聚氨酯部件的材料、幾何形狀和機械性能的可編程控制，彩色噴墨技術則通過彩色打印，增強 ActiveMix?技術的鞋部件定制化制造的能力。Voxel 8 創始團隊表示，該技術能夠進行鞋面聚氨酯部件的數字化制造，例如直接在鞋面織物材料上3D打印聚氨酯logo、文字，或者功能性的鞋部件，并能夠制造一些現有技術無法制造的特殊鞋面。

ActiveLab? 系統中的材料擠出3D打印頭

      Voxel8 的ActiveMix?技術將分為兩步走向鞋制造市場。目前已上市3D打印系統為ActiveLab?，在該系統中擠出工藝與彩色噴墨工藝是分離的。下一步，Voxel8計劃推出ActivePro? 生產系統，該系統將集成兩種工藝，使鞋面制造更為自動化。

     ActiveLab?的應用領域為新鞋部件原型快速制造和極小批量鞋面生產。目前新鞋的研發周期一般為12到18個月，Voxel8 表示能夠使新鞋開發周期縮短至2-4周。

ActiveLab? 3D打印系統

      在鞋面生產方面，Voxel8 表示已推出的ActiveLab? 3D打印系統將在每天30到50雙的定制運行中具有成本效益。而未來計劃推出的ActivePro? 生產系統，預計每年可生產多達500,000雙鞋所需的鞋面，并且運行該系統的成本與現有制造技術相比具有競爭力。

下一步將要推出的ActivePro? 生產系統

     Voxel8 稱，ActivePro? 生產系統是一種高度自動化的鞋面生產設備，那么這個尚未與市場見面的生產級3D打印鞋面自動化生產方面都配備了哪些技術呢？鞋面紡織面料有幾種形式，包括卷，平針織和工程網，ActivePro? 生產系統采用模塊化設計，能夠在這幾種形式的織物面料上制造聚氨酯部件。該系統具有一系列打印頭，材料擠出打印頭陣列負責沉積聚氨酯材料，然后噴墨頭將在打印第二層聚氨酯材料之前印刷顏色。3D打印步驟完成后，設備中集成的固化爐將在幾分鐘內進行材料固化。然后進入最后階段-激光切割，切割機將完成聚氨酯部件3D打印的織物面料切割成鞋面的形狀。

     在以上的制造流程中，需要的人工環節非常少，操作人員的主要任務是裝載鞋面紡織材料。Voxel8 表示在最快在幾分鐘內，即可制造出一個完整的、定制的化的鞋面。

        Voxel8 ActiveMix?技術的顯著特點是，實現鞋面聚氨酯部件的無模具化生產，并以數字化方式控制聚氨酯部件的機械性能，比如說3D打印設備可以在沉積材料時區域性地改變剛度和粘度，通過數字化調節聚氨酯材料的成分和機械性能，為鞋面制造所需的支撐性結構。再加上配置的噴墨打印技術，Voxel8 既能夠利用工業級聚氨酯彈性體的強度，耐磨性和耐久性，還能夠實現高分辨率的彩色部件制造。

Voxel8表示至少有一個知名鞋品牌商已經訂購了新推出的ActiveLab?3D打印系統。

Review

      3D打印技術在運動鞋部件最終產品生產中的應用一直以來以鞋中底、鞋墊制造為主，但也有少量增材制造技術可應用于外底以及鞋面的無模具直接制造。除了本文中介紹到的Voxel8 ActiveMix?技術, 還有運動鞋制造商銳步（Reebok）已經投入應用的3D Drawing技術。2016年10月20日，銳步公司揭示了旗下一家特殊的制鞋工廠Liquid Factory（液體工廠），液體工廠中使用的制鞋工藝是正是3D Drawing。

      之所以稱之為“液體工廠” 與其使用的打印材料有關，這款3D打印材料是一種聚氨酯液體材料，該材料是巴斯夫（BASF）專門為銳步開發的，通過3D Drawing工藝和這種特殊材料，銳步得以在無需使用模具的情況下直接“繪制”出鞋外底、鞋面，該工藝替代了人工粘附鞋底的步驟。除此之外，液體工廠還有一套獨特的匹配系統，該系統可以圍繞著腳進行建模，提供定制化的三維建模，這一整套解決方案直指運動鞋的定制化市場。