黎明职业大学 福建泉州 362000
摘要：随着3D打印技术的深入发展，运动鞋多年来得到开发应用，在新产品开发和营销方面发挥了积极作用。文章概述了3D打印技术的发展背景，审查了其在运动鞋设计和制造领域的应用现状，分析了其技术优势、创新传播能力、未来、当前瓶颈和局限性，并提出了发展方向和趋势。
关键词：运动鞋设计；制造；3D打印技术；发展趋势；
前言
随着全民健身的深入，健身逐渐成为大众的生活方式运动鞋是科学健身的主要设备之一，其功能是保护脚，提高运动的舒适性和效率，其发展与科技进步密切相关。3D打印技术是第三次工业革命的标志之一，是一项尖端技术和热门话题。随着3D打印技术的进步，基于3D打印技术的运动鞋从设计走向实用产品。本文以3D打印运动鞋样品数据为基础，从造型技术和设计理念的角度探讨了3D打印运动鞋设计的发展过程，并研究了今后的趋势。
一、3D打印技术及其应用概述
3D打印技术是添加制造技术的快速原型。它以数字模型为基础，并使用某些粘滞或难忘材料的熔胶特性，以便打印成层状并最终形成实物。这项技术将智能数字技术与现代智能制造紧密联系在一起。本世纪初，3D打印技术随着地磁设备、激光选择性烧结和铸造矿床(FDM)形成等常用技术的发展而成熟。2007年底，几何图形对象推出了Connex500M系统，该系统支持同时打印多个模型材质。2008年，开源打印项目RepRap发布了第一代达尔文模型，3D打印技术进入了快速发展阶段。在欧洲和美国以及其他发达国家，对3D打印技术在各个领域的应用进行了广泛的研究。随着3D打印技术在中国的发展，已经应用于生物学、国防、文化创作、建筑、服装等领域，表现出卓越的性能和良好的市场前景。与传统的生产方式相比，3D打印可以大大缩短生产周期，促进产品的快速高效开发。但在硬币的另一方面，我们还必须注意到，近年来，在3D打印迅速发展和市场持续存在之后，出现了一些问题，例如成本高、大规模生产瓶颈、技术和物质限制等。
二、3D打印运动鞋的技术原理
3D打印运动鞋生产过程的特点是与传统的足印生产工艺和模型试验完全脱节。虚拟动态模型有助于设计复杂的产品结构，在打印时集成这些结构，大大缩短运动鞋的生产时间，大大缩短产品开发周期，并有效降低生产成本。例如耐克公司表示，在传统的运动鞋开发过程中，实现设计师的想法需要数千次的重复，3D打印技术使这一过程发生了革命性的变化。此外，3D打印可以产生传统鞋业无法实现的技术效果。3D印制鞋的工作原理在技术上不复杂；首先，为要使用图形处理软件开发的运动鞋产品创建3D数字模型(CAD文件)，然后通过分阶段过程将3D数字模型转换为打印机识别的STL文件。然后逐层打印STL文件的不同数据层，热处理原材料的物理化学特性，并粘贴最终的物理运动鞋。印刷后运动鞋可以装饰、油漆、加工等后期加工工艺。
三、3D打印运动鞋的发展概述
1. 3D打印运动鞋的成型技术
目前，用于3D打印运动鞋的主要技术是CLIP、SLS、FDM和SLM，其中SLS和FDM是两种主要技术。CLIP技术是一种与其他3D列印技术相比的连续液体介面制作技术。其漂移主要反映在高速、高精度、多材料和各向同性特性上。各向同性是指印刷运动鞋的底或外底在所有方向上都具有相同的拉伸能力，并且具有比其他3D印刷运动鞋更好的弹性回缩。选择性激光烧结技术是选择性激光烧结技术。SLS技术是一种成熟的3D打印技术，广泛应用于干燥和制造领域。其主要特点是材料品种多样，浪费少，强度大。SLS技术目前是3D列印运动鞋领域最常用的3D列印技术。从2013年耐克的第一款3D打印足球鞋到2017年pyke的3D打印运动鞋，大多数3D打印运动鞋都是采用SLS技术制造的，这是促进3D打印运动鞋行业发展的重要技术。FDM技术是一种铸造沉积物形成技术。FDM是一种成熟且广泛应用的3D打印技术，其主要特点是成本低、材料数量少、安全性高、可靠性高。
2. 3D打印运动鞋品统计
据统计，2013年至2015年期间，每年发行的新3D运动鞋很少，自2016年以来，新运动鞋的数量大幅增加。
增加的主要原因是，自2013年推出第一款耐克3D印花运动鞋以来，其时空效应引起了整个运动鞋行业的关注。大型体育用品公司立即跟进了自己的运动鞋3D打印产品的规划。经过两至三年的研究——技术开发和鞋类开发，2016年出版了一套新鞋子。在此基础上，预计今后几年会出现新鞋子，将3D打印的运动鞋推向了快速发展的新阶段。在成型技术领域，3D打印运动鞋主要使用SLS技术和FDM技术制造。SLS技术提供了高质量的打印和广泛的材料，但设备成本很高，而且目前大部分都在大型企业中使用。由于硬件成本低、技术成熟和可靠性高，FDM打印技术已成为新兴企业的首选。CLIP技术是一种新的打印技术，具有高速、高精度的特性。由于开发时间短，实施成本高，应用程序的实际使用量减少。随着这项技术的进步，FDM列印技术将成为未来3D运动鞋列印领域的主要技术。从鞋类使用的运动领域来看，3D印刷体运动鞋从简化到多样化，从足球运动到适合职业运动和普通休闲运动的多样化运动鞋。目前，3D打印的运动鞋包括足球鞋、跑步鞋等，可以预计，3D打印运动鞋市场今后将继续发展。
四、3D打印运动鞋未来发展趋势探讨
1. 全鞋3D打印
由于目前的技术和材料限制，大多数制造商仅将3D列印技术用于3D列印运动鞋的中央或外部背景。其馀的都是用传统方法生产的3D列印完整鞋子有许多优点，例如设计自由度更高、研发周期更短、制造过程更简单、机械鞋性能更佳等。随着3D打印技术本身的不断发展和完善，全鞋印刷是3D打印运动鞋发展的重要趋势。
2. 个性化定制3D打印运动鞋
3D列印是一种以数位3D模型为基础的列印技术，无论模具大小为何。自订是3D列印技术的优点之一，可让您即时调整3D模型以符合使用者需求，并以不同方式列印物件。根据3D打印运动鞋用户脚的类型，可以完美粘贴脚提高穿的舒适性。目前，大型体育用品公司生产3D打印运动鞋仍是一种大规模生产模式，不能真正满足个性化需求。因此，基于3D打印技术的运动鞋设计制造，真正满足个性化需求的将是一对一。
3. 3D打印运动鞋与运动大数据融合
运动鞋是运动科学和制造技术的结合改进3D列印、收集、分析和使用大量资料的技术。支持定制的业务模式和服务系统，只有将这三个要素结合起来，才能优化用户体验，最大限度地提高大型数据的效率，并最大限度地提高设计的价值。就大规模生产而言。越来越多的3D打印机储存格有一个中空的中端网路，方便存取轻便的鞋子，并提高弹性和使用方便性。在自定义方面，3D打印允许您基于个人数据创建运动鞋。用户可以通过在体验商店携带运动数据采集设备获取个人运动数据，并为用户定制运动鞋。无论是大型制造商还是创业公司，结合体育数据设计制作3D打印运动鞋都是一种有效的方法。
结束语
综上所述，3D打印所代表的新制造技术在传统制造模型中发生了巨大变化。它可以帮助鞋类设计师更容易地转变设计思想，大大提高产品设计的效率，大大扩大鞋类设计的创造性空间，迅速建立产品原型，并以成本效益高的方式生产难以用模具方法制造的形状和结构。
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