新百倫用3D打印技術(shù)為運動員量身定制跑鞋

    雖然目前已經(jīng)有些人在嘗試3D打印鞋子，但其中大部分人的目的主要是實驗性質(zhì)的，或者為了減少浪費，很少有人會真的以為當(dāng)前3D打印的鞋子會比非3D打印的鞋子好。

    不過全球鞋業(yè)巨頭新百倫（New Balance）正努力扭轉(zhuǎn)這一印象。作為專業(yè)的運動鞋制造商，他們已經(jīng)開發(fā)出3D打印的鞋子部件，可以讓運動員在比賽中跑得更快。

    具體來說，這次使運動員在賽道上獲得突破的是鞋子底部提供摩擦力的鞋釘板。道理很簡單，大的摩擦力就意味著更好的性能。為了得到最好的結(jié)果，這家古老的公司（新百倫公司成立于1908年）最近開始使用EOS生產(chǎn)的塑料材料SLS 3D打印機打印鞋釘板。

    這其中的關(guān)鍵，當(dāng)然是定制。而且，為了適應(yīng)每個運動員的生物力學(xué)特點，新百倫會將其運動數(shù)據(jù)傳給他們的EOSINT P 395 3D打印機，由其為每個運動員用塑料粉末定制鞋釘板。新百倫公司創(chuàng)新和工程高級經(jīng)理新百倫Sean Murphy表示，“有那么多出色的證據(jù)表明3D打印工藝與我們過去開發(fā)和制造過程中使用的技術(shù)相比更加先進(jìn)。我們能夠根據(jù)記錄的運動數(shù)據(jù)生成多個我們覺得可能時候運動員的鞋釘板，并同時提供幾雙釘鞋讓他們試。他們會試用我們制造出的每一雙鞋并做出反饋。”

     為了做到這一點，運動員會在訓(xùn)練時穿上內(nèi)置有傳感器的鞋子。這有助于確定腳與測力板的關(guān)系，生成一個所謂腳沖擊的三維矢量模型。而內(nèi)置在鞋子里的傳感器會展示在腳沖擊的過程中壓力的分布信息，以及腳與鞋子的相互作用情況。當(dāng)腳上的特定部分顯示出高的壓力值時，通常表示在某一特定時刻鞋子的這個區(qū)域的三維矢量很重要。

    “我們建立起高壓力與相應(yīng)的力之間的關(guān)系，可以幫助我們確定足部每個區(qū)域相關(guān)力的分布?！盡urphy說?！耙粋€簡單的例子是腳趾區(qū)域。通常情況下，你會在那里看到很高的壓力值，它對應(yīng)著一個推動腳跟向前進(jìn)而推動人體向前的力量。我們使用參數(shù)化建模軟件來處理這些數(shù)據(jù)，并確定鞋釘板摩擦元件分布的位置，計算出方位和調(diào)整元件的尺寸，并把運動員們各自的偏好或習(xí)慣在設(shè)計中一并考慮進(jìn)去。所有這些數(shù)據(jù)都被送入一個CAD文件，然后它會被簡單地轉(zhuǎn)換成STL格式并3D打印。

     盡管3D打印為運動鞋的開發(fā)帶來了便利，但其成本并沒有上升，相反還大幅降低了費用。傳統(tǒng)上，一個鞋釘板往往需要大小不同的幾個注塑模具，所有的花費高達(dá)數(shù)千美元。而這些模具通常每年都會報廢或更換，在此之前能夠制造數(shù)千個鞋釘板。一個模具通常代表一個產(chǎn)品型號。而使用EOS解決方案，激光燒結(jié)一次能3D打印越4對不同的鞋釘板，要花五到六個小時來。“通過激光燒結(jié)我們能夠根據(jù)需求定制鞋釘板，流暢地調(diào)整我們的流程，以適應(yīng)不同尺寸和寬度，和更新設(shè)計，無需通過需要持續(xù)資金投入的注塑成型?！睒I(yè)務(wù)經(jīng)理Katherine Petrecca說。

     但鞋子會跟好嗎？是的，他們肯定較輕。Petrecca補充說：“使用激光燒結(jié)打印出來的鞋釘板比傳統(tǒng)制造的版本減重百分之五。對于一個有實力的運動員來說，稍稍一點重量變化都能導(dǎo)致成績的顯著改變。我們使用的尼龍粉末在拉伸強度和柔韌性方面的表現(xiàn)當(dāng)然也是優(yōu)異的。”

     而根據(jù)新百倫成員和奧運會亞軍 Kim Conley的體驗，這當(dāng)然會給運動成績帶來正面影響。Conley穿著一雙帶定制3D打印釘板的運動鞋參加多個重要比賽，成績明顯提高，并兩次刷新了她個人的最好成績：3000米（8：44.11）和5000米（15：08.61）。

    當(dāng)然，還有一個問題：業(yè)余選手如何從中受益呢？雖然目前3D打印的鞋釘板只適用于新百倫簽約運動員，但Petrecca表明，這一狀況將最終改變。“由設(shè)計驅(qū)動的增材制造具備真正實現(xiàn)按需制造和更加個性化定制的潛力。這些鞋釘板只是我們的第一步?！彼f?！半S著可用材料的增加以及增材制造能力的提升，我們相信我們將能夠把3D打印的產(chǎn)品，以某種形式帶給日常消費者?！?br />
     雖然這可能需要一段時間，但重要的是他們已經(jīng)在專業(yè)運動領(lǐng)域邁出了第一步。