易加三维冯涛：3D打印加速鞋品创新和供应链创新

在2019年8月16日举行的“第四届SAMA国际论坛暨2019“一带一路”3D打印与智能制造年会”上，易加三维总经理冯涛做了题为“3D打印加速鞋品创新和供应链创新”的报告。

南极熊获得了冯涛演讲PPT的相关资料，将主要内容分享给广大读者熊友。

前不久，体育品牌匹克发布了一款全新3D打印鞋Future Fusion，鞋底和鞋面均采用3D打印工艺生产，其中TPU鞋中底是由易加三维的选择性激光烧结技术制成。

这款全3D打印鞋是限量款，一经开售就抢购一空。鞋底360度镂空、穿着透气；其采用了参数化结构设计，在满足必要的回弹性、强度等要求下，单只鞋重量仅240g（41码），这比一般市面上的3D打印鞋要轻不少。

尽管这双鞋是限量款，但是正如它的名字，是不是代表了未来制鞋的future了？让我们回顾一下鞋底设计生产的历史。

最早人类从光脚到穿上由草、兽皮、木头等制成的草鞋，是为了追逐猎物、躲避敌人，跑得更快、保护脚底，随着纺织制革技术的发展，逐步有了布鞋、皮鞋等，但是鞋底一般都是布、革等组成。19世纪固特异发明了硫化工艺，美国人将这个技术制成了橡胶底，随着现代篮球、田径等运动的兴起，硫化鞋开始流行，并有了sneaker这个专有名词。人们追求更好的舒适性和竞技状态，气垫技术和Boost爆米花技术在近十年流行。这段历史我们可以看到，鞋底材料的技术进步和应用是比较缓慢、且技术较为单一。

数字化技术为鞋的创新设计提供了机会。比如能计量个人体征、足底压力的跑步机，采集足部数据的3D扫描仪，以及支持3D网格结构设计的3D打印技术。

拿经典BOOST爆米花发泡工艺为例，通过点阵结构来替代发泡结构，会有什么不同？

传统上发泡工艺需要事先分割好不同区域，将泡沫部件组装，流程节点多，且间隔区域过渡刚性，无法实现整体的高舒适性。

利用专用的点阵设计软件，可在一个设计域中生成多种不同结构的点阵单元，这意味着可以在单只鞋底的不同位置可以有不同的密度、软硬度，以实现脚底各区域力学性能和舒适度要求。据此，当有了每个人的足底形状和压力分布的不同，可定制鞋底结构。

鞋底设计好，接下来就是鞋底生产环节，我们使用选择性激光烧结（PPBF）工艺。

截止目前，易加三维已与多家知名和新兴品牌合作3D打印鞋的生产。其中PEAK，FREETIE等品牌实现了批量制造。有20人穿PEAK开发的第二代运动鞋完成了马拉松比赛，而FREETIE的运动鞋则在小米有品上完成了众筹。

2018年下半年，我们开始尝试利用3D扫描、足压分析、CAE等方法，基于3D打印来做定制鞋底的设计，目前已经完成了多个定制鞋的实际案例。我们知道，每个人的脚都不太一样，有的人甚至两只脚也存在很大差别，因此在市面上几乎买不到完全合脚的鞋子，这就为3D打印定制鞋留下了市场空间，也是3D打印用于鞋品制造比较有想象力的地方。

据悉，易加三维是先临三维控股子公司，先临三维拥有丰富的三维数字化和3D打印产品线，在鞋业方面构建了数据采集、智能设计、3D打印以及智能生产等系统化解决方案。

目前鞋行业也在发生变化，中国仍是制鞋第一大国，但在贸易战、人工成本等因素作用下，产业进一步往东南亚国家迁移。国内品牌影响力较弱，代工厂做高仿也需要转型，总体需要技术和设计创新变革供应链，占领高价值市场。

从广东、福建、东南亚、德国、美国等地的鞋业产业链中可以看到，3D打印已经让鞋业从传统制造（更快、更符合成本效益要求的原型制造、模具制造）以及更自动化、定制化的生产中获益。

3D打印能否进一步加速鞋品设计创新和供应链变革？首先我们要回答两个基本问题：性能和效率。

经过易加三维及合作伙伴的大量测试，TPU材料可以达到性能标准，并且在多个品牌鞋中得到了验证。

而打印效率方面，轻量化的结构设计可以减少打印工作量，而在设备开发上，易加三维经过多次迭代优化之后，一台3D打印设备的单批次产量已比一般激光烧结工艺提升了5倍多，将来部署在智能鞋厂的自动化生产线将进一步减少衔接环节的时间。

如今，3D打印技术已经在鞋品设计、模具和生产方面都在应用，正在改变鞋品设计创新方式和供应链结构。

据专业机构预测，与鞋类3D打印相关的收入目前约占全球鞋类市场收入的0.3%，预计到2029年将增长到全球鞋类总收入的1.5%左右。

3D打印鞋类部分预计将成为最大的3D打印消费产品部分,随着材料成本的降低和3D打印技术的速度和生产率的提高，这一趋势将继续增加。

预计到2029年，鞋类行业对3D打印材料的总需求将达到37000公吨。预计在预测期结束前，3D打印粉末的需求量将达到最大，为180万吨，约占原料总需求的50%。

中国的消费品市场，需要关注老龄化、新兴年轻消费主体，3D打印可大大缩短供应链，有助于智能设计、硬件、互联网技术推出新产品、新模式，有助于传统制鞋业的转型升级，在这个当中孕育了很多创新创业的机会，期待更多的企业、机构、个人参与其中、拥抱技术驱动带来的积极变化。