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如果不是阿迪達斯去年的 AlphaEdge 4D，我都準備好遺忘曾被炒得火熱的 3D 打印了。有趣的是，這次阿迪所采用的技術和大部分人印象中的 3D 打印技術并不相同。 我們印象中的 3D 打印就像烘焙師擠奶油一樣，一點一點地拼接成面，逐層遞加。
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▲圖自 Giphy
而阿迪展示的打印過程，卻像是從一盤溶液「抽」出了一只鞋底。 ![]()
這盤子下面是額外還有打印的空間嗎？
LuxCreo 清鋒時代的員工告訴我，這是他們今年在造物節上現場展示鞋底打印過程時其中一個最多人問的問題之一。
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▲ 清鋒時代 CEO 在造物節上展示 3D 打印成品
事實上，就和阿迪達斯背后的 3D 打印初創企業 Carbon3D 一樣，清鋒時代專注的 3D 打印 LEAP™ 技術也是基于「光固化成型」，而且也正在量產 3D 打印的運動鞋中底，預計明年你我就能在市場上見到成品。 在那之前，愛范兒拜訪了清鋒時代位于寧波的智能工廠，帶大家進一步了解這種創新技術。
怎樣從液體里「抽」出一個物件？「3D 打印」，又稱「增材制造」，雖然才幾個字，但卻代表了多樣的實現工藝和技術。單是從適用于金屬和非金屬材料的技術來分，兩個類別下就各有 4-5 種不同主流工藝。
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▲ 圖片來自 《國家增材制造產業發展推進計劃（2015-1016 年）》
正如上文提及，現在用于量產跑鞋中底的技術為非金屬材料中的快速光固化成型技術。這個技術基于光固化 DLP 技術，簡單來說，就是將特定強度的光投射于液態光敏樹脂上，使后者固化，逐層成形。 我們原本概念中的 3D 打印技術多為熔融沉積成形（FDM），也就是逐點「擠」出來，進而形成線和面，層層疊加。 而新型的快速光固化技術則可以一下子固化一層，精度更高。每打印完一層后，「貼」著打印成品的成型臺就會上升，然后光繼續固化下一層，循環往復。隨著固化部分的增加，物件也逐漸「露出水面」，看起來就像成型臺從液體里「抽」起了物件一樣。 ![]()
▲ 清鋒時代 LEAP™ 打印技術
這項技術在 2015 年遇到了拐點。 那年，成立兩年的初創公司 Carbon3D 發布了專利技術 CLIP（Continuous Liquid Interface Production，連續液界面成型），搶占了《科學》雜志封面。通常來說，光能讓樹脂固化，而氧氣則會抑制這一轉變，但 CLIP 通過平衡兩者關系，實現了連續打印成型，將打印速度提升了 25-100 倍。
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▲ Carbon3D 聯合創始人 Joseph DeSimone，圖片來自 Forbe
截至 2019 年 6 月，Carbon3D 已經完成 E 輪融資，估值達到 24 億美元。加上和阿迪的合作更是將它帶到公眾視野中，讓 Carbon3D 成為 3D 打印界其中一個最廣為人知的明星企業。 回到國內，成立于 2016 年的清鋒時代研發出名為 LEAP（Light Enabled Additive Production）的光固化快速打印技術，官方宣稱最高打印速度可達到 120cm/hr，是傳統 3D 打印的一百倍以上。
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▲ LEAP™ 技術原理
出于保密，清鋒時代沒有公開具體技術細節，但表示由于 LEAP™ 技術不用氧氣，因此不僅可適用于更多材料，而且在設備成本上也更低。
為什么大家都在 3D 打印鞋底？
說了那么多技術，那 3D 打印出來的鞋底到底有什么不同？ 最直觀來說，3D 打印的鞋底材料是樹脂，形態大多「鏤空」。而且如果細看，你還能發現不同位置的「鏤空」也長得不一樣。
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▲ 清鋒時代的 3D 打印鞋中底，可見不同部分的紋路差異
這樣的設計并不難理解。 因為足部不同部位的施力差異，在參數化設計下，鞋底不同部位也因此采用不同形狀，以更科學地提供支撐。而「鏤空」，則是在提供足夠支撐的前提下被「挖走」以減少整體重量的結果。
無論是「鏤空」還是局部差異性設計，這些都是傳統注塑技術難以做到的（這也是為什么 3D 打印公司都愛展示各種鏤空模型）。對于 3D 打印技術來說，這只是在參數設計調整就能完成工作。
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▲ 清鋒時代的樣鞋
3D 打印的可微調性，常被用作給消費者描繪一個「每個人都得配上為你量身訂造的跑鞋」的未來。 當清鋒時代副總裁盧伊絲接受愛范兒專訪時，她雖然對此表示認同，但也揭示了另一個離我們稍遠，但更迫切的創新原因 —— 傳統制鞋業太繁重了。
據 《機器之能》報道，要制作一只鞋，得經歷劃料（按需裁剪布料）、針車（將鞋底以外的零件縫紉組裝起來，涉及十多道工序）、制作鞋底（注塑成型后要打磨清洗等）和夾幫成型（利用鞋楦將所有部件結合起來）。
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▲ 圖片來自 36kr
摩根士丹利曾在報告指出，平均來說，傳統制鞋業生產一只鞋需要經歷 28 個獨立的手工處理程序，制造周期長達 18 個月。國內相關報道則將這個過程細分為十多個大環節，其中某些大環節還包括 30 多道工序，整體下來，需要檢測的參數達到 160 多個。
拋開改造技術困難不說，很多代工廠打根底不敢對生產線進行大動作自動化改造。由于不同運動品牌的需求和實現方法均不統一，如果根據單個做法進行自動化改造，一旦客戶改需求，改裝后的解決方案很可能就報廢了。
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▲ 清鋒時代搭載了 3D 打印中底的樣鞋
問題是，運動服飾，尤其是運動鞋，正處于一個款式快速批量更新的時代。 統計調查指出，47% 的消費者表示希望運動服商店每月至少上一次新；如果將受眾的年齡層縮到 35 歲以下，這個對新品的需求更是提升到 65%。
近年來發展快速的運動品牌 Skechers 就是以 「打板快，款式多」在運動鞋業里殺出一條血路，惹得耐克在法庭控訴「他們的商業模式其中一個策略就是快速抄襲競爭對手的款式」。
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▲ 耐克和阿迪達斯都曾控告 Skechers 抄襲，圖自 HDP
這個痛點讓運動品牌紛紛尋求新技術解決方案，3D 打印尤其誘人。 要知道，3D 打印的靈活性不僅在于可對設計進行快速調整，更是在同一生產線上制造不同的東西。
那天我在清鋒時代的工廠里，除了看到單個鞋底打印全過程，更是在旁邊正在批量生產鞋底的機器里，看到多個不同鞋號中底同時在一臺機器里打印的情況。也就是說，這些 3D 打印機不僅可以打印設計不同的中底，而且一臺機器在同一批次里就能一次性完成這個工作。
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▲ 出于工藝保密原因，我們只能展示單只鞋底打印的過程
目前，寧波工廠里的打印設備所對應鞋中底的年產能大約為 10 萬雙。明年上半年，他們將啟用占地面積更大的新工廠，產能預計到 2024 年能達到 3-5 千萬雙。
新制造的挑戰
我們其實不是最開始就想到說用 3D 打印來做鞋底的。
盧伊絲在回顧公司研發材料過程時坦言。她告訴我們，清鋒時代最開始做的一款材料是一種名為 EM 的高性能彈性材料。
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▲ 高性能彈性材料
公司剛成立時，我們覺得彈性材料一定要做，因為它是最難做的一種材料。很多光固化材料都做不好彈性和強度的平衡，它們普遍容易發脆，一掰就裂。 我們想著先把最難的做好，其它以后就會迎刃而解。
2018 年，清鋒時代推出可應用于 LEAP 技術的量產高性能彈性材料 EM-11，在拉伸強度、回彈率、耐彎折等方面的性能均表現出色，這種材料隨后用于生產制作運動鞋中底。目前，這種材料已經升級至 EM-13，性能上更適用于鞋底設計。
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此外，清鋒時代還自主研發了韌性材料 TM，擁有高強度且高韌性的特性，適用于汽車等制造業；而 GP 材料的性能雖沒有 TM 強，但打印的精度、速度以及成本均更有優勢，適用于醫療行業。
現在，清鋒時代已經和國內外數家運動品牌達成合作，制造跑鞋中的不同部分。有的商家想打整個中底，也有品牌只要前半掌或后半掌，各家對設計以及材料的需求都有所不同，清鋒時代得在原有材料的基礎上進行調整定制。目前，清鋒時代生產的中底價格已經和高端發泡材料相近，預計明年，這個成本可以降到一般材料的區間。
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▲ New Balance 和初創企業 Formlabs 合作的跑鞋就只在鞋底后半掌做了 3D 打印，圖自 3D Printing Media Network
不過，在盧伊絲看來，3D 打印中底的最大挑戰還不是材料上差異，而是需要制定新的標準：
在此之前，3D 打印的鞋中底并沒有批量存在。以前有注塑的、發泡材料這類實心的中底產品，但它們的標準無法應用于帶鏤空的產品上。 這樣的新事物出來，鞋品牌方沒有標準，代工廠更沒有標準，我們要怎樣判定生產出來的東西符合要求。
她告訴愛范兒，商討標準是一個相對耗時的工作，雙方需進行往復討論和試驗。
我們并不想做制造商
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▲ 清鋒時代寧波工廠現場
雖然清鋒時代現在仍在擴張制造工廠，為運動品牌生產 3D 打印產品，但他們未來并不準備成為生產制造商。 通過和品牌方合作探索 3D 打印制造的可能性，清鋒時代在一環環解決像是制定新標準這種成熟產業繞不過的問題。除了跑鞋，正如上文提及，清鋒時代也在拓展在醫療、汽車等領域的 3D 打印應用場景。產業發展成熟后，他們計劃將設備、材料、軟件和服務打包賣給制造商。
即便如此，盧伊絲仍強調 3D 打印并不能完全取代像注塑一樣的傳統制造業。她認為，不同的制造方式有不同優勢，3D 打印作為一種新的數字化制造技術，能為產業帶來更多可能性。 至于最終目標，清鋒時代希望能成為一個 3D 打印平臺。
我們的最終目標是做一個去中心化的數字化制造平臺。未來，我們希望在全球鋪開設備，并實時了解機器的工作情況，然后通過我們這個平臺來派單。 比如，北京的客戶有生產需求，我們就可以看北京哪里的設備處于閑置狀態，就可派單給工廠進行生產。
當然，這個愿景離實現還有不少距離。但從這次拜訪中，我們可見 3D 打印這個曾被譽為「制造業的未來」的技術在大眾視野外仍在繼續發展，并逐漸開始進入商業化階段，相信未來仍能為我們的生活帶來更多可能性。 題圖來自 《Fastcompany》 愛范兒 方嘉文
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發表于 2019-12-21 16:47:41
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