3D打印聚氨酯鞋面,，距離量產(chǎn)更近一步

許多大公司,，包括耐克(Nike),、阿迪達(dá)斯(Adidas),、銳步(Reebok),、Carbon等公司，都認(rèn)為鞋類制造業(yè)可能是首個(gè)大規(guī)模采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)消費(fèi)品的行業(yè),。就大規(guī)模定制應(yīng)用來(lái)說(shuō),，情況確實(shí)如此。到目前為止,，所有這些公司都主要專注于外底和中底的3D打印,。據(jù)南極熊了解，Voxel8是一家源自哈佛大學(xué),、具有迷人歷史的創(chuàng)業(yè)公司,，通過(guò)推出其獨(dú)特的ActiveMix®工藝，將注意力放在鞋子的其他部分,，即“鞋面”或鞋子上部,，該技術(shù)用于高級(jí)聚氨酯材料的擠壓和著色。

在最近的波士頓之旅中,，我們有幸見(jiàn)到了全球擠出3D打印和生物打印行業(yè)最重要的研究人員之一：來(lái)自哈佛大學(xué)Wyss研究所Lewis實(shí)驗(yàn)室的Jennifer Lewis教授,。Lewis教授不僅僅是3D打印生物油墨方面的專家，二十多年來(lái),，她一直致力于材料擠壓方面的研究工作,。她的一些研究成果是Voxel8新技術(shù)的核心。我們?cè)诠�佛大學(xué)進(jìn)行了愉快的談話,。Lewis教授在為我們講解了近年來(lái)3D打印和生物打印演變的許多方面,，還就她即將開(kāi)始的生物打印心臟和腎臟組織的突破性研究工作提出了一些見(jiàn)解。

談到這項(xiàng)技術(shù),，Lewis教授還建議我們與Voxel8的聯(lián)合創(chuàng)始人Travis Busbee和Jack Minardi聯(lián)系,，以了解他們的技術(shù)應(yīng)用及其在不遠(yuǎn)的將來(lái)的潛在影響。即使時(shí)間很緊,，Jack還是與我們見(jiàn)面,，并帶我們參觀了設(shè)施。這是一次非常棒的體驗(yàn),，雖然我們看到的技術(shù)主要集中在原型設(shè)計(jì)和小批量生產(chǎn)的應(yīng)用,，但Voxel8的目標(biāo)非常明確，在不遠(yuǎn)的將來(lái)能夠真正對(duì)大批量的鞋類生產(chǎn)產(chǎn)生影響,。

充分的準(zhǔn)備
Voxel8為其領(lǐng)先的電子3D打印系統(tǒng)積累了較多的材料擠壓經(jīng)驗(yàn),，現(xiàn)在專注于工程級(jí)聚氨酯。這些粘性材料有時(shí)被認(rèn)為是3D打印的“黃金材料”之一,，因?yàn)橛写蛴∵@些材料具有挑戰(zhàn)和潛在的回報(bào)，能夠使用公司現(xiàn)有的的ActiveMix®系統(tǒng)進(jìn)行打印，該機(jī)器被公司稱為ActiveLab®,。

在這種方法中,，擠壓頭使用一個(gè)復(fù)雜的泵系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)在鞋面（和其他紡織品）上可編程控制的成分,，幾何,，機(jī)械性能的印刷特征，以及其他如中底和外底等3D形狀,。

其成果是Voxel8能夠在任何表面上3D打印聚氨酯圖案,。通過(guò)集成噴墨技術(shù)，公司還可以在聚氨酯層之間添加獨(dú)特的全彩圖像和圖案,，從而加入定制內(nèi)容,。

ActiveLab®系統(tǒng)現(xiàn)已上市，該系統(tǒng)專為原型設(shè)計(jì)和小批量生產(chǎn)而設(shè)計(jì),，且在單獨(dú)的機(jī)器上進(jìn)行著色,。即便如此，該流程還是為其他高度勞動(dòng)密集型的傳統(tǒng)方法提供了不同程度的自動(dòng)化,。此外,，即將推出的ActivePro®生產(chǎn)系統(tǒng)將能夠?qū)崿F(xiàn)集成并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)兩個(gè)流程的自動(dòng)化。

Minardi 解釋道：“我們的目標(biāo)是解決鞋類生產(chǎn)中最耗費(fèi)勞動(dòng)力領(lǐng)域之一的生產(chǎn),，即鞋面部分的生產(chǎn),。一些公司一直專注于中底和外底，運(yùn)用傳統(tǒng)的注塑成型,。鞋面部分在傳統(tǒng)上由多種材料制成,，包括不同類型的紡織品和性能各異的塑料。 我們的技術(shù)可以通過(guò)高度自動(dòng)化的流程,，實(shí)現(xiàn)鞋面的大規(guī)模定制,，從而使數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造更貼近客戶需求�,！�

彌補(bǔ)傳統(tǒng)制造的不足
世界上有兩家公司能夠?qū)㈦娮?D打印機(jī)推向市場(chǎng),。 一個(gè)是Nano Dimension，另一個(gè)就是Voxel8,。兩家公司都放棄了剛開(kāi)始有點(diǎn)“以消費(fèi)者為導(dǎo)向”的設(shè)計(jì),，去創(chuàng)造一個(gè)更加工業(yè)化的系統(tǒng)，且該系統(tǒng)具備更加實(shí)用的短期應(yīng)用程序,。 Nano Dimension的Pro系統(tǒng)仍然專注于電子產(chǎn)品,，而Voxel8則開(kāi)始涉足數(shù)字化鞋類制造系統(tǒng)的新領(lǐng)域。

對(duì)于這兩家公司來(lái)說(shuō),，目前可用的系統(tǒng)都是朝著大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備邁出的中間步驟,。Voxel8的數(shù)字化制造系統(tǒng)，旨在大大縮短定制產(chǎn)品及未來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)運(yùn)行的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期。

憑借Braemar Energy Ventures和ARCH Venture Partners數(shù)百萬(wàn)美元的投資,，Voxel8目前擁有15名工程師和39項(xiàng)專利,。Minardi說(shuō)：“我們正在進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和創(chuàng)意層面的鞋類制造。目前,，設(shè)計(jì)師需要12到18個(gè)月的時(shí)間才能使一種新產(chǎn)品的第一款上市,。其中一個(gè)原因是，對(duì)大多數(shù)公司來(lái)說(shuō),，設(shè)計(jì)階段在美國(guó)進(jìn)行,，而制造階段在亞洲進(jìn)行。傳統(tǒng)的制造工藝需要昂貴的工具和模具切割過(guò)程,。這是非常勞動(dòng)密集型的生產(chǎn)過(guò)程,，每雙鞋的制作需經(jīng)手100個(gè)人。我們所做的就是從鞋面開(kāi)始,，實(shí)現(xiàn)盡可能的自動(dòng)化,。 這使我們能夠?qū)�時(shí)間要求從12-18個(gè)月縮短到2-4周，從而實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品的全過(guò)程,�,！�

完全數(shù)字化的Voxel8鞋類制造系統(tǒng)
Voxel8的數(shù)字化制造系統(tǒng)不需要任何工具，這就降低了成本,，大大加快了產(chǎn)品上市時(shí)間,。Minardi說(shuō):“我們可以不使用任何工具，實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí),、文字和其他美學(xué)特征,，以及一些功能性特征，比如加固及后跟定型,。除了以更低的成本復(fù)制傳統(tǒng)制造工藝外,，我們還可以生產(chǎn)目前無(wú)法生產(chǎn)的鞋面�,！�

例如,，我們可以在沉積材料時(shí)，可以局部地改變硬度和粘度,。通過(guò)數(shù)字化調(diào)節(jié)聚氨酯材料的組成和機(jī)械性能,，能夠在需要的地方提供精準(zhǔn)的支撐。除此之外,，我們還使用噴墨頭,，實(shí)現(xiàn)透明聚氨酯層之間的全部色彩。這使我們能夠利用工業(yè)級(jí)聚氨酯彈性體的強(qiáng)度,、耐磨性和耐久性,，以及具有高分辨率的全彩色噴墨技術(shù),。“

在第一階段,，Voxel8推出ActiveLab®系統(tǒng),，該系統(tǒng)集成了打印頭,、軟件和專有材料配方,。目前的系統(tǒng)在每天生產(chǎn)30到50雙定制鞋的情況下具有成本效益，而這正是制類鞋商開(kāi)始提供的服務(wù),。另一方面,，ActivePro®系統(tǒng)每年可生產(chǎn)多達(dá)500,000雙鞋，其成本與傳統(tǒng)的亞洲制造工藝相比更加具有競(jìng)爭(zhēng)力,。

紡織材料有多種形式,，包括卷筒成匹，平針織物和網(wǎng)格紡織,。該生產(chǎn)系統(tǒng)將采用模塊化設(shè)計(jì),，能夠適應(yīng)所有這些材料形式。它將具備一整套打印頭,，先使第一聚氨酯層沉積具有緯向調(diào)整的材料特性,，然后在另一個(gè)擠壓頭打印第二層之前，噴墨頭將進(jìn)行著色,。下一步是使用集成的固化爐,，它將在幾分鐘內(nèi)固化材料，然后進(jìn)入最后階段,，使用激光切割機(jī),，以切割鞋面的形狀。操作者需要做的就是加入紡織材料卷和聚氨酯部件,。在幾分鐘內(nèi),，完成一個(gè)完整的、定制的鞋面,。 除了在大批量生產(chǎn)中保持成本競(jìng)爭(zhēng)力之外,，ActivePro®系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的定制生產(chǎn)。

Minardi 說(shuō)道：“最棒的是你看不出來(lái)它是3D打印的,�,！� 事實(shí)上，聚氨酯是非常光滑的,，沒(méi)有層線,。他繼續(xù)說(shuō)道：“我們幾乎可以使用任何面料。當(dāng)今的針織鞋面非常受歡迎,，但我們的系統(tǒng)使我們能夠?qū)⒕郯滨��?yīng)用于任何類型的面料和服裝,�,！�

至少有一家主要的鞋類品牌已經(jīng)訂購(gòu)了ActiveLab®系統(tǒng)機(jī)器，因此進(jìn)展正在進(jìn)行,。大尺寸的ActivePro®系統(tǒng)機(jī)器,，在外觀上更像大尺寸的數(shù)字2D打印機(jī)，而不是3D打印機(jī),。這種方法實(shí)現(xiàn)了材料擠壓技術(shù),，同時(shí)專注于最終產(chǎn)品，而不是過(guò)程本身,，這可能是Voxel8最終成功縮小3D打印與終端用戶之間差距的關(guān)鍵,。

來(lái)源：復(fù)材網(wǎng)