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如果不是阿迪達(dá)斯去年的 AlphaEdge 4D，我都準(zhǔn)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(shù)和大部分人印象中的 3D 打印技術(shù)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(diǎn)一點(diǎn)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(shí)代的員工告訴我，這是他們今年在造物節(jié)上現(xiàn)場展示鞋底打印過程時(shí)其中一個最多人問的問題之一。
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▲ 清鋒時(shí)代 CEO 在造物節(jié)上展示 3D 打印成品
事實(shí)上，就和阿迪達(dá)斯背后的 3D 打印初創(chuàng)企業(yè) Carbon3D 一樣，清鋒時(shí)代專注的 3D 打印 LEAP™ 技術(shù)也是基于「光固化成型」，而且也正在量產(chǎn) 3D 打印的運(yùn)動鞋中底，預(yù)計(jì)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(shí)代位于寧波的智能工廠，帶大家進(jìn)一步了解這種創(chuàng)新技術(shù)。
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(shí)現(xiàn)工藝和技術(shù)。單是從適用于金屬和非金屬材料的技術(shù)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(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015-1016 年）》
正如上文提及，現(xiàn)在用于量產(chǎn)跑鞋中底的技術(shù)為非金屬材料中的快速光固化成型技術(shù)。這個技術(shù)基于光固化 DLP 技術(shù)，簡單來說，就是將特定強(qiáng)度的光投射于液態(tài)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(shù)多為熔融沉積成形（FDM），也就是逐點(diǎn)「擠」出來，進(jìn)而形成線和面，層層疊加。 而新型的快速光固化技術(shù)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(xù)固化下一層，循環(huán)往復(fù)。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(shí)代 LEAP™ 打印技術(shù)
這項(xiàng)技術(shù)在 2015 年遇到了拐點(diǎn)。 那年，成立兩年的初創(chuàng)公司 Carbon3D 發(fā)布了專利技術(shù) CLIP（Continuous Liquid Interface Production，連續(xù)液界面成型），搶占了《科學(xué)》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(zhuǎn)變，但 CLIP 通過平衡兩者關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)打印成型，將打印速度提升了 25-100 倍。
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▲ Carbon3D 聯(lián)合創(chuàng)始人 Joseph DeSimone，圖片來自 Forbe
截至 2019 年 6 月，Carbon3D 已經(jīng)完成 E 輪融資，估值達(dá)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(yè)。 回到國內(nèi)，成立于 2016 年的清鋒時(shí)代研發(fā)出名為 LEAP（Light Enabled Additive Production）的光固化快速打印技術(shù)，官方宣稱最高打印速度可達(dá)到 120cm/hr，是傳統(tǒng) 3D 打印的一百倍以上。
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▲ LEAP™ 技術(shù)原理
出于保密，清鋒時(shí)代沒有公開具體技術(shù)細(xì)節(jié)，但表示由于 LEAP™ 技術(shù)不用氧氣，因此不僅可適用于更多材料，而且在設(shè)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(shù)，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(tài)大多「鏤空」。而且如果細(xì)看，你還能發(fā)現(xiàn)不同位置的「鏤空」也長得不一樣。
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▲ 清鋒時(shí)代的 3D 打印鞋中底，可見不同部分的紋路差異
這樣的設(shè)計(jì)并不難理解。 因?yàn)樽悴坎煌课坏氖┝Σ町�，在參�?shù)化設(shè)計(jì)下，鞋底不同部位也因此采用不同形狀，以更科學(xué)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(jié)果。
無論是「鏤空」還是局部差異性設(shè)計(jì)，這些都是傳統(tǒng)注塑技術(shù)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(shù)來說，這只是在參數(shù)設(shè)計(jì)調(diào)整就能完成工作。
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▲ 清鋒時(shí)代的樣鞋
3D 打印的可微調(diào)性，常被用作給消費(fèi)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(dāng)清鋒時(shí)代副總裁盧伊絲接受愛范兒專訪時(shí)，她雖然對此表示認(rèn)同，但也揭示了另一個離我們稍遠(yuǎn)，但更迫切的創(chuàng)新原因 —— 傳統(tǒng)制鞋業(yè)太繁重了。
據(jù) 《機(jī)器之能》報(bào)道，要制作一只鞋，得經(jīng)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(jié)合起來）。
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▲ 圖片來自 36kr
摩根士丹利曾在報(bào)告指出，平均來說，傳統(tǒng)制鞋業(yè)生產(chǎn)一只鞋需要經(jīng)歷 28 個獨(dú)立的手工處理程序，制造周期長達(dá) 18 個月。國內(nèi)相關(guān)報(bào)道則將這個過程細(xì)分為十多個大環(huán)節(jié)，其中某些大環(huán)節(jié)還包括 30 多道工序，整體下來，需要檢測的參數(shù)達(dá)到 160 多個。
拋開改造技術(shù)困難不說，很多代工廠打根底不敢對生產(chǎn)線進(jìn)行大動作自動化改造。由于不同運(yùn)動品牌的需求和實(shí)現(xiàn)方法均不統(tǒng)一，如果根據(jù)單個做法進(jìn)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(bào)廢了。
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▲ 清鋒時(shí)代搭載了 3D 打印中底的樣鞋
問題是，運(yùn)動服飾，尤其是運(yùn)動鞋，正處于一個款式快速批量更新的時(shí)代。 統(tǒng)計(jì)調(diào)查指出，47% 的消費(fèi)者表示希望運(yùn)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(fā)展快速的運(yùn)動品牌 Skechers 就是以 「打板快，款式多」在運(yùn)動鞋業(yè)里殺出一條血路，惹得耐克在法庭控訴「他們的商業(yè)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(dá)斯都曾控告 Skechers 抄襲，圖自 HDP
這個痛點(diǎn)讓運(yùn)動品牌紛紛尋求新技術(shù)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(shè)計(jì)進(jìn)行快速調(diào)整，更是在同一生產(chǎn)線上制造不同的東西。
那天我在清鋒時(shí)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(chǎn)鞋底的機(jī)器里，看到多個不同鞋號中底同時(shí)在一臺機(jī)器里打印的情況。也就是說，這些 3D 打印機(jī)不僅可以打印設(shè)計(jì)不同的中底，而且一臺機(jī)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(shè)備所對應(yīng)鞋中底的年產(chǎn)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(chǎn)能預(yù)計(jì)到 2024 年能達(dá)到 3-5 千萬雙。
新制造的挑戰(zhàn)
我們其實(shí)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(fā)材料過程時(shí)坦言。她告訴我們，清鋒時(shí)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(shí)，我們覺得彈性材料一定要做，因?yàn)樗亲铍y做的一種材料。很多光固化材料都做不好彈性和強(qiáng)度的平衡，它們普遍容易發(fā)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(shí)代推出可應(yīng)用于 LEAP 技術(shù)的量產(chǎn)高性能彈性材料 EM-11，在拉伸強(qiáng)度、回彈率、耐彎折等方面的性能均表現(xiàn)出色，這種材料隨后用于生產(chǎn)制作運(yùn)動鞋中底。目前，這種材料已經(jīng)升級至 EM-13，性能上更適用于鞋底設(shè)計(jì)。
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此外，清鋒時(shí)代還自主研發(fā)了韌性材料 TM，擁有高強(qiáng)度且高韌性的特性，適用于汽車等制造業(yè)；而 GP 材料的性能雖沒有 TM 強(qiáng)，但打印的精度、速度以及成本均更有優(yōu)勢，適用于醫(yī)療行業(yè)。
現(xiàn)在，清鋒時(shí)代已經(jīng)和國內(nèi)外數(shù)家運(yùn)動品牌達(dá)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(shè)計(jì)以及材料的需求都有所不同，清鋒時(shí)代得在原有材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整定制。目前，清鋒時(shí)代生產(chǎn)的中底價(jià)格已經(jīng)和高端發(fā)泡材料相近，預(yù)計(jì)明年，這個成本可以降到一般材料的區(qū)間。
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▲ New Balance 和初創(chuàng)企業(yè) 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(zhàn)還不是材料上差異，而是需要制定新的標(biāo)準(zhǔn)：
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(fā)泡材料這類實(shí)心的中底產(chǎn)品，但它們的標(biāo)準(zhǔn)無法應(yīng)用于帶鏤空的產(chǎn)品上。 這樣的新事物出來，鞋品牌方?jīng)]有標(biāo)準(zhǔn)，代工廠更沒有標(biāo)準(zhǔn)，我們要怎樣判定生產(chǎn)出來的東西符合要求。
她告訴愛范兒，商討標(biāo)準(zhǔn)是一個相對耗時(shí)的工作，雙方需進(jìn)行往復(fù)討論和試驗(yàn)。
我們并不想做制造商
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▲ 清鋒時(shí)代寧波工廠現(xiàn)場
雖然清鋒時(shí)代現(xiàn)在仍在擴(kuò)張制造工廠，為運(yùn)動品牌生產(chǎn) 3D 打印產(chǎn)品，但他們未來并不準(zhǔn)備成為生產(chǎn)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(shí)代在一環(huán)環(huán)解決像是制定新標(biāo)準(zhǔn)這種成熟產(chǎn)業(yè)繞不過的問題。除了跑鞋，正如上文提及，清鋒時(shí)代也在拓展在醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域的 3D 打印應(yīng)用場景。產(chǎn)業(yè)發(fā)展成熟后，他們計(jì)劃將設(shè)備、材料、軟件和服務(wù)打包賣給制造商。
即便如此，盧伊絲仍強(qiáng)調(diào) 3D 打印并不能完全取代像注塑一樣的傳統(tǒng)制造業(yè)。她認(rèn)為，不同的制造方式有不同優(yōu)勢，3D 打印作為一種新的數(shù)字化制造技術(shù)，能為產(chǎn)業(yè)帶來更多可能性。 至于最終目標(biāo)，清鋒時(shí)代希望能成為一個 3D 打印平臺。
我們的最終目標(biāo)是做一個去中心化的數(shù)字化制造平臺。未來，我們希望在全球鋪開設(shè)備，并實(shí)時(shí)了解機(jī)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(chǎn)需求，我們就可以看北京哪里的設(shè)備處于閑置狀態(tài)，就可派單給工廠進(jìn)行生產(chǎn)。
當(dāng)然，這個愿景離實(shí)現(xiàn)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(yù)為「制造業(yè)的未來」的技術(shù)在大眾視野外仍在繼續(xù)發(fā)展，并逐漸開始進(jìn)入商業(yè)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(fā)表于 2019-12-21 16:47:41
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