鞋業｜3D 列印的應用

3D 列印在鞋業

因為幾年前，跟朋友合買了一台 3D 列印機，開始喜歡上了要什麼東西都自己印，在入鞋業以後，當然也會關注如何應用 3D printer 在工作上，以目前來說愛迪達的列印鞋應該還是最被大家所知道的吧，不錯，今天就跟大家一起來複習一下 adidas、NIKE 的技術，另外也讓你知道在製鞋工廠裡面我們如何應用．

adidas

先來認識 adidas 的近年來最紅的 3D 列印技術（其實也已經 6 年前了），雖然 3D 列印技術早在 1980 年代就已經有了，但因為當時還有許多限制造成生產上的應用不多，隨著技術發展越來越進步，到 1990 年代的應用逐漸廣泛．

簡單介紹 Carbon 的 3D 列印技術，3D 列印技術有很多種 (未來可以做更詳細一點介紹其他類型)，而 Carbon 的技術叫做 “Digital Light Synthesis” 利用光和氧在液態的材料拉伸成型，這項技術是基於他們自家技術 CLIP 技術（Continuous Liquid Interface Production）液態成型工法延伸出來，藉由這樣的新材料，adidas 可以創造出更高性能的的運動鞋．另外在結構上的設計也是過去運動鞋前所未有的， “lattice structures” 晶格結構，藉由晶格形狀不同以及調整晶格的疏密可以來調整整雙鞋子的緩衝性能，而在生產的流程上也可以省去使用傳統製程的模具開發成本或者大底上不同材料組裝成本，不過通常各種技術都會各有利弊，目前狀況是 3D 列印的生產成本還是高於傳統流程，所以你才會發現這款運動鞋門市售價還是高的蠻多的，有錢人才穿得起...哈哈．

從圖中可以清楚看見，中底在腳後跟和前腳中如何具有不同的格子結構，以解決跑步過程中，腳的承受的不同緩衝。

Futurecraft 4D

過去 adidas 長期開發鞋子的專業知識，手上也握有長達 17 年以上的科學數據，以往可能礙於技術無法克服的某些瓶頸，導致鞋子的性能無法發揮到最高，現在隨著這個獨特技術發展，將可為運動員提供更好的體驗。

雖然目前阿迪達斯 FutureCraft 4D 運動鞋有很多炒作。而且它們外表看上去似乎缺乏耐用性，但實際上它們是為高性能而設計的，身為喜好鞋子的我們只希望他的價格能更平易近人，你說是不是？

NIKE

聊完了 adidas 的 3D 列印技術以後，有很多人也想知道 NIKE 的技術，那我們今天就來聊聊 NIKE 吧，說實話 NIKE 的接觸 3D 列印還更早，早在 2013 年初的時候，NIKE 發佈了第一款以 3D 列印製造出來的運動鞋「 Vapor Laser Talon 」 ，這是一款為足球球員所設計的釘鞋，由 3D 列印一體成型的釘鞋鞋底 (使用3D打印技術製造的第一個足球防滑釘) ，大底重量只有約 28.3 公克，整雙鞋的重量約 156 克，據說能夠大大提升運動員的加速度，畢竟在足球場上，速度是致勝的關鍵之一。

而他運用的列印技術是 SLS 雷射燒結技術 (Selective laser sintering) 也就是經過雷射光把材料熔融成型，合作的公司是 HP，沒錯就是你眼前的那一台筆電，驚訝嗎？其實 HP 發展 3D 列印技術也已經相當的久，以前就常常在徵人網站看到他們在尋找 3D 列印相關人才，不過 NIKE 直到 2016 年才正式大筆投資在這項技術上．

可能當時 NIKE 並沒有廣泛使用在比較一般的鞋款 ( 2016 奧運短跑使用的 Nike Zoom Superfly Flyknit 釘鞋後停滯一陣子未開發新產品)，所以後來不是太多人知道，直到 adidas 的慢跑鞋出現，大家才開始注意 3D 列印鞋，不過以 NIKE 的技術與研發能力要趕過 adidas 我想並不是太困難，2017 年 NIKE 發表一項計畫，希望公司收入可以達到兩倍的成長，因此針對三的部分進行改造，分別是創新加倍和產品上市速度加倍，與客戶的聯繫加倍，而 3D 列印是可以支持前面兩項的核心．

有別於 adidas 中底 3D 列印，他們打算應用於製造 Flyprint 鞋面，NIKE 使用 FDM 3D 列印技術延伸出 SDM（稱為固體沉積建模），專注於 3D 打印標準化．它正在通過使用 TPU 來印刷鞋面面料製造輕便的鞋子．

Flyprint 鞋面

根據消息指出，NIKE 並不想透露鞋面列印的合作廠商，不過業內人士表示，Stratasys 是此類列印領域較成熟的參與者之一，所以很有可能是這一家．

3D 列印使用的彈性材料有 TPE (Thermoplastic elastomer)、TPU (Thermoplastic polyurethane) 兩大類，列印的優勢有以下：

• 客製化的顏色，螢光色的材質是運動常見的搭配，也可以讓色彩相互融合，達到漸變混色的效果。
• 網格結構設計，有些部分也可以採用熔接的方式，拉扯時，彈性張力都相當不錯。
• 如是應用於鞋面列印，厚度不需要太厚，製造時間可以大大的縮短。

同一年，NIKE 與「 史上最偉大跑者 」馬拉松運動員 Eliud Kipchoge 合作開發了Nike Zoom Vaporfly Elite．

Eliud Kipchoge

Eliud 穿著 3D 打印的鞋子參加 2017 年 9 月柏林馬拉松比賽，Eliud Kipchoge 雨中作戰，克服濕度較大的不利條件，最終奪冠．但這次的表現卻未能如 Eliud Kipchoge 期待的那樣，打破馬拉松世界紀錄．NIKE 設計師從與 Eliud Kipchoge 的溝通中瞭解到潮濕環境對其表現有一定的影響，同時發現他的 「 戰靴 」 Nike Zoom Vaporfly Elite 跑鞋會吸收水分，由於水分無法蒸發，會導致跑鞋重量增加。而這點顯然是 Nike 設計師和 Eliud Kipchoge 都希望在今後的比賽中可以避免的。

但 Eliud Kipchoge 用「 完美 無可挑剔 」 來形容這雙跑鞋，事實上也正是如此。Nike Zoom Vaporfly Elite 以及 Nike Zoom Vaporfly 4% 跑鞋橫掃 2017 世界各大馬拉松賽事，成為了當之無愧的勝者之鞋．所以，設計師們決定保留原有的鞋底工藝，專注於尋找鞋面改良的解決方案。設計師們著力對一款著重性能的 3D 列印鞋面技術重新研究，打造了Nike Flyprint科技，並向 Eliud Kipchoge做了展示。

3D 列印鞋面的好處

輕、透、強

3D 列印的織物擁有一性能可輕易實現了經紗和緯紗的相互聯結，能夠提供更好的張力；Flyprint 織物的這項優勢來自於材料的融合。

而2D 編織織物本身，交錯的紗線 (經線和緯線) 之間會相互摩擦力，而在 3D 列印織物中，由於織線相互融合，使其擁有更高的精密程度以及性能潛力。此外，Flyprint 織物更加輕量，且擁有更好的透氣性。

Flyprint

可調、快速、多元

就設計速度而言，Flyprint 技術在此具有雙重優勢：在保持整體結構的同時，可局部調整材料的特定線條，快速反覆運算能夠明顯縮短產品測試和產品升級的週期。簡而言之，Flyprint 科技可以幫助 Nike 在最短的時間內打造最符合需求的設計，進一步讓運動員獲得更大幫助。

此外Nike Flyprint 3D 列印織物還可以與其它多種材料無縫銜接，尤其是 Flyknit 紗線，這兩種材料的結合能夠達到貼合度和結構需求的良好平衡。

Nike Flyprint 驗證了來自 Nike Sports Research Lab 的複雜數據的轉換，並以前所未有的速度和精度將其轉化為原型。這樣的新技術的快速發展證明 3D 列印可以提供的創新速度。而這種創新很難讓其他任何現有製造工藝相提並論。

現在 NIKE 已經在嘗試利用此技術來開發其他運動器材，例如網球拍、足球和高爾夫具，接下來就讓我們繼續期待吧！

附上一張圖讓各位可以更加了解市場上各品牌的 3D 列印發展：

運動品牌 3D 技術

工廠的應用

那在我們生產鞋子的工廠端呢？有沒有其他的創新應用，答案當然是肯定的囉，今天就來分享一個我自己學到的應用，就是拿來當生產製具使用，因為 3D 列印的好處就是可以縮短設計的時間，並且提供一個可靠度與一致性高的工件，以下是工廠考量使用的條件：

3D 印表機優勢

• 定位精準
• 材料有彈性
• 高效設計流程

3D 列印已經是現代設計師很依賴的一大利器，讓你不用依賴海外的加工廠，並且還有機會在一夜之間，就完成你的設計概念，直接驗證你的產品，在量產之前更快做出好的決策．

3D 印表機基礎規格表

提供一些資訊給各位參考，從這裡你就可以知道一般的 3D 列印廠商，都關注哪幾項規格，最基本的就是工作區域大小、檔案輸入方式、噴嘴大小、最小每層的厚度 (厚度越小能夠製作的產品越精緻)，是否支援雙料射出，有一些產品需求，必須要有支撐材料，所以如果有的個功能，能做到的東西又更多元．

實際應用案例

當然各家工廠有會有自己的新發現，就看你們的團隊研發能力囉，在之前的 “生產相關設備課程” 裏面，我們有提到畫線機，(還沒上課的人可以考慮一下支持我們) 這個流程就是在鞋面上利用銀筆畫出一條線，可以提供刷膠水的人員以及成型的員工作為操作的依據，而我們印出來的畫線模，就是仿造大底用 3D 印表機列印出來的模型，放在畫線機上面，接著再把已經入鞋楦的鞋面，靠在畫線模上，然後利用畫線機的壓桿，讓鞋面與畫線模更加服貼，提高畫線準確度．

另外一個地方，我們也提過移印機，操作原理有一點類似蓋印章，你想像設備上面有一個矽膠做成的轉印頭，他會現在鋼板上面沾上我們要印的圖形，接著移到材料上面，把油墨轉移到鞋子的材料上，通常我們會用來印鞋墊上的圖案，因為這種方法快速且有效率，而我們的 3D 列印機，會把鞋墊的定位治具印出來，這樣操作人員可以更快速的去對準我們要印的位置．

製具圖

說到這裡，你有沒有想到其他的創意用法呢？或許你也可以在鞋業找到你發揮的地方喔！快加入我們吧，缺人缺得很嚴重，你看下面的寶成的徵人啟示....幫推一波（沒有收錢的）．

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例如：某製鞋集團在推行工業 4.0 的計畫，執行 1~2 年以後才發現，自己在做的其實是工業 3.0 的內容，這就是意謂當企業沒有足夠在專業領域的人才時，會不清楚集團自身處的定位，當然就無法去達到想要的高度．

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