上個月,Nike發(fā)布了全新的跑鞋,首次將3D打印技術運用到鞋面中;近幾日,匹克采用3D打印一體成型的概念產品在中國設計智造大獎中獲得“設計先臨”專項獎;此外,阿迪達斯此前發(fā)布的3D打印鞋“Futurecraft 4D”在淘寶上已經被炒至近萬元的天價,不少人愿意“吃土”幾月?lián)Q取將它踩在腳下的幸福感。這一系列現(xiàn)象證明了3D打印運動鞋的火熱程度。運動鞋產品發(fā)展演進至今,人們在選購之時已經不僅是為了單純的舒適感或設計感,他們對于科技感的青睞正在大幅提升。實際上,3D打印技術也已經成為近幾年運動品牌新的競爭點。
3D打印技術的應用已經十分廣泛,建筑、雕塑或是醫(yī)療設備中都曾出現(xiàn)過它的身影。不過,但在運動產品的制造方面還略顯稚嫩,但行業(yè)內對于它的前景大多都表達出樂觀態(tài)度,認為這是能夠為制造業(yè)帶來顛覆性革命的一項技術,不僅帶來生產方式上改變,同時也會涉及到銷售模式等多方面的突破。因此在運動產品這個追求時尚、個性與創(chuàng)新的領域,各大運動品牌積極在此布局也不足為奇。除了上述的幾個品牌,銳步、安德瑪和New Balance等知名品牌都曾推出過3D打印鞋款。
▼各大運動品牌都在積極布局3D打印運動鞋

一位業(yè)內人士對體育大生意表示,雖然3D打印運動鞋愈發(fā)火熱,但歸根結底這仍處在初級階段,還在經歷從概念產品向實際應用轉化的實踐過程。由于發(fā)展時間較短,技術成熟度尚在摸索,因此,3D打印運動鞋在現(xiàn)階段的有著明顯的特點。其中之一便是成本問題,受限于打印材料和技術因素,目前3D打印運動鞋的成本較為昂貴,從這一角度來看,現(xiàn)階段沒有品牌大規(guī)模量產3D打印運動鞋也是可以理解的問題。大多數(shù)品牌目前上市的3D打印運動鞋貨量仍在幾十雙或幾百雙的量級。
當然,3D打印運動鞋也擁有不少的核心優(yōu)勢。目前各個品牌生產的3D打印運動鞋產品大多都是將這一技術放在中底位置,其外形采用的則是多孔鏤空結構,這有助于鞋身的輕量化和透氣性設計,適用于跑步等運動,此外目前的一些測評也指出3D打印運動鞋擁有不輸傳統(tǒng)技術的緩震效果,從這兩點來看,3D打印運動鞋的性能是得到肯定的。此外,由于球鞋本身的科技感和設計感,以及明星穿著的帶動效應,像阿迪達斯推出的Futurecraft 4D鞋款已經被不少潮人認作是符合當前潮流文化的作品,球鞋玩家會不惜重金購買,將其收藏。
▼一些3D打印運動鞋已經成為潮流產品

不過,在大多數(shù)眼中,3D打印運動鞋最大的優(yōu)勢其實在于未來前景。正是看重這一因素,運動品牌才紛紛在此押寶。具體而言,客制化是未來3D打印運動鞋的最大賣點,這能夠基于用戶的個性化選擇來做出專屬定制。匹克北京設計研發(fā)中心總監(jiān)崔亞光在接受體育大生意時拋出了一個貼切的形容:“過去是人找鞋,我們所穿的運動鞋都是工廠生產,出自統(tǒng)一的模型,統(tǒng)一的材料,消費者只能選擇尺碼的大小,實際上是人來適應鞋子。而3D打印技術出現(xiàn)后,我們能真正實現(xiàn)鞋找人?!?/span>
“在以往經驗中,我們發(fā)現(xiàn),即便是按照運動員腳型來定制運動鞋,但受到傳統(tǒng)生產工藝的影響,工廠生產出的鞋子依然無法充分滿足運動員的運動需求,他們往往還會畫上幾百美金來定制專屬的鞋墊?,F(xiàn)在的3D打印技術最大的優(yōu)勢就在于完全個性化定制,可以針對任何人來定制產品?!贝迊喒饨榻B道。
▼3D打印運動鞋最大的優(yōu)勢就在于完全個性化定制

實際上,3D打印技術的應用是對于運動鞋制造的一次技術革新,相對于傳統(tǒng)的研發(fā)過程,3D打印技術打破了模具對于鞋底的形狀和性能的限制,使球鞋定制變得更加精準,根據(jù)腳型來做出補償。對于運動員來說,這樣的技術能夠真切地降低運動過程中受傷的概率,使足部處于最為舒服的位置。甚至3D打印運動鞋能夠對于一些足部有疾病的用戶起到矯正、幫助康復的作用。
并且,從定制化的角度來看,3D打印技術實際上是降低成本的。我們知道傳統(tǒng)球鞋制作工藝需要開模具,一個模具的價格高達幾萬元,這對于普通人來說是過于昂貴的,但3D打印技術的成本是低于模具價格的,與此同時,3D打印技術還縮短了產品的制造時間,減少時間成本,便于用戶快速得到專屬產品。
此外,3D打印運動鞋未來的推廣銷售其實也時下盛行的新零售概念十分貼合?!跋M者要體驗產品,體驗制造過程。3D打印運動鞋能夠讓消費者感受到數(shù)據(jù)采集到制作的過程,這是傳統(tǒng)產品不具備的?!贝迊喒飧嬖V我們。
▼匹克采用3D打印一體成型的概念產品獲獎

目前,匹克、李寧等國產品牌也紛紛投入到3D打印運動鞋的研發(fā)之中,試圖從中找到品牌營銷和產品的亮點。其中匹克算是跑在前面的品牌,已經發(fā)售了兩個版本的產品,據(jù)了解,這些產品已經在馬拉松等跑步運動中得到測試,用戶跑下全馬是沒有問題的。在近日舉辦的中國設計智造大獎中,匹克采用3D打印一體成型的概念產品也獲得“設計先臨”專項獎。
一位業(yè)內人士告訴體育大生意,在3D打印運動鞋方面,國內品牌目前與國外歷史悠久的品牌差距并不大,甚至可以說是站在同一起跑線上,這讓國貨看到了反超國際品牌的機會。在這樣的情況下,國產品牌與國際品牌之間比拼的則是性價比和服務體系的構建。目前國內產品的定價低于國際品牌,而產品的性能并不輸于國外品牌產品,甚至各有優(yōu)勢。同時,圍繞產品搭建的服務體系也必不可少,如何讓消費者更容易體驗到這項技術,如何通過便捷的渠道采集腳型數(shù)據(jù)也是品牌們需要設計規(guī)劃的問題。
當前,量產是3D打印運動鞋需要面對的現(xiàn)實問題,這還需要一定的時間來打磨產品。據(jù)了解,像阿迪達斯和匹克都計劃量產其產品,雖然這無法企及傳統(tǒng)工藝下運動鞋的體量,但隨著更多產品的上市,3D打印運動鞋將不再是品牌的營銷噱頭,而是成為消費者未來重要的選擇。當然,這還有一定的路要走。
發(fā)布時間 : 2018-05-13
德國研究機構BAM(聯(lián)邦材料研究與測試部)第一次成功地在零重力條件下3D打印金屬工具。去年,BAM曾進行了早期的測試,在太空船上使用陶瓷3D打印,利用真空系統(tǒng)將粉末床固定在一起。而現(xiàn)在更進一步,改進的增材制造工藝已能在零重力條件下生產金屬工具,這是迄今為止取得的最先進的結構。

(來源:BAM)
BAM陶瓷加工和生物材料部門的項目經理兼主管JensGünster表示:“我們在3月份的最新拋物線飛行活動中,首次采用全新技術在零重力下打印扳手?!?/span>
在零重力下3D打印扳手指明了在太空探索任務中增加實施3D打印技術的方向。在太空中使用3D打印技術對于保持太空旅行成本下降特別有用,因為航天器攜帶的任何備用設備意味著額外的重量和更多的燃料以使飛行器進入軌道。相對便宜的3D打印機和材料也可以用于按需生產必要的備件。

(來源:DLR)
人們曾經無數(shù)次設想過,當太空旅行和3D打印更加先進時,出現(xiàn)更多激動人心的可能性,例如將自動3D打印系統(tǒng)與將月球或火星表面材料轉換為3D打印材料的技術相結合,可以在火星或月球上建立可居住的殖民地,而無需任何人為干預,為宇航員的最終到來做好準備。
3D打印技術已經在國際空間站上使用,以創(chuàng)造許多不同的功能組件,但宇航員尚未能夠用金屬進行3D打印。到目前為止,太空3D打印一直局限于使用擠出熱塑性塑料或聚合物的FDM 3D打印機。由于使用粉末,在零重力下使用金屬3D打印更具挑戰(zhàn)性。
由于金屬的添加制造工藝使用由激光選擇性地熔化或熔化的粉末床,所以需要一種方法來穩(wěn)定這種在零重力條件下的粉末床。不僅沒有重力使得難以將粉末床的顆粒保持在一起,金屬粉末也可能是易燃的或爆炸性的。
BAM研究小組開發(fā)的方法利用了保護氣圈。工藝氣體(在這種情況下是氮氣)通過專用泵輸送粉末層,該氮氣氛足以穩(wěn)定粉末床。

(來源:BAM)
該技術先前在兩次拋物線飛行活動中進行了測試,這些活動是與克勞斯塔爾理工大學和德國航空航天中心(DLR)位于布倫瑞克的復合結構和自適應系統(tǒng)研究所合作開展的。該系統(tǒng)將在今年的漢諾威工業(yè)博覽會上進行展示。
發(fā)布時間 : 2018-04-26
近日,國際索爾維杯增材制造大賽落下帷幕,經過最終激烈的角逐,作為唯一進入決賽輪的中國區(qū)參賽團隊,西安交通大學機械學院李滌塵教授指導的博士生楊春成所帶領的聚高(Jugao)團隊榮獲全球亞軍。

指導教師李滌塵教授和參賽隊員博士生楊春成
聚醚醚酮作為一種半結晶高分子材料,是目前高分子聚合物材料性能最優(yōu)異的材料之一,然而,聚醚醚酮材料的優(yōu)異性能帶來了難以直接成形復雜結構的加工難題。為探索通過增材制造技術實現(xiàn)聚醚醚酮的高性能成形方法,總部位于比利時布魯塞爾的索爾維(Solvay)集團發(fā)起了國際索爾維杯增材制造大賽,該項賽事專注于高性能聚合物聚醚醚酮增材制造技術創(chuàng)新性研究,也是目前世界上第一次為聚醚醚酮增材制造技術所設立的世界性大賽。該競賽自去年10月開始招募,邀請來自世界各地的增材制造頂尖團隊使用索爾維指定的聚醚醚酮(PEEK)材料進行打印,從而展示其在增材制造領域的才能。來自聚合物材料、結構設計以及增材制造領域的國際專家和業(yè)界領袖從機械穩(wěn)定性和美學兩方面進行評估。經過國際專業(yè)評委的最終評判,西安交通大學機械學院聚高團隊,使用自主研發(fā)的高性能聚醚醚酮增材制造設備Surgeon完成了所有大賽指定的零件制作,獲得了大賽評委的高度贊譽,最終從來自全球3大洲13個國家的30多個參賽隊伍中脫穎而出,獲得全球亞軍。

西安交通大學自主研發(fā)的高性能聚醚醚酮增材制造設備
團隊簡介

在本次國際索爾維杯增材制造大賽榮獲全球亞軍的聚高團隊由西安交通大學機械學院教師李滌塵、在讀博士生楊春成以及工程技術人員曹毅、石長全組成。團隊指導教師李滌塵教授長期以來在增材制造技術和生物制造方向開展科研與教學工作,在增材制造基礎原理研究及其工程化應用中,面向我國產品快速開發(fā)對于裝備技術的需求,提出了多項增材制造新技術和新工藝,獲得發(fā)明專利并實現(xiàn)產業(yè)化。
團隊依托西安交通大學機械學院和機械制造系統(tǒng)國家重點實驗室,充分發(fā)揮學校在科研和工程方面的交叉優(yōu)勢,在團隊組建之初即強調科研與工程的結合,發(fā)揮教師、工程技術人員、學生在科研、實驗和裝備等各自領域技術優(yōu)勢,面向實際工程重大應用需求開展相關科研工作。
團隊在李滌塵教授帶領下,聚焦高性能聚合物增材制造工藝和裝備研發(fā)這一增材制造領域的熱點和難點,創(chuàng)造性地提出了面向高性能聚合物的控性能冷沉積增材制造技術,在國際知名期刊發(fā)表了多篇SCI論文,獲得多項發(fā)明專利。團隊瞄準實際應用需求,于2017年4月與唐都醫(yī)院共同完成了世界首例3D打印PEEK肋骨臨床應用。截至目前,已經完成3D打印PEEK臨床應用十余例,獲得行業(yè)的廣泛關注。
發(fā)布時間 : 2018-04-19
可能大家不是很了解3D打印超材料,這些超材料具有專門設計的結構,使其能夠利用光波或聲波,以及其他應用。最近,《Advanced Materials》刊物上發(fā)表了一篇研究論文,位于洛杉磯的USC Viterbi的研究小組最近開創(chuàng)了一種控制聲音的新方法。這一最新的突破是獨特的,因為可以遠程使用磁場來打開或關閉超材料的聲學特性。
該項目由USC Viterbi助理教授王啟明和博士領導。學生余坤浩,麻省理工學院教授Nicholas Fang和密蘇里大學教授黃國良教授參與。
因其獨特的晶格結構,該團隊使用3D打印技術創(chuàng)建了能夠阻擋聲波和機械振動的特殊超材料。而且,結構中鐵顆粒的存在意味著可以使用磁場使其變形,然后改變其性質。通過這種方式,3D打印的超材料可以從主動狀態(tài)遠程切換到被動狀態(tài)。

“當你制作一個結構時,幾何體不能改變,這意味著該屬性是固定的。我們的想法是可以設計一些非常靈活的東西,這樣就可以使用外部控制來改變它。”民用和環(huán)境工程助理王啟明教授說。“您可以施加外部磁力來使結構變形并改變其內部的結構和幾何形狀。一旦你改變了架構,改變了屬性,我們就實現(xiàn)了這種在狀態(tài)之間的自由切換。而使用磁場,開關是可逆的并且非常快速。”
超材料的聲學特性使其能夠阻擋特定頻率的聲波以及機械振動。這對于許多應用很有用,包括噪聲消除、振動控制和聲波隱形,甚至隱藏聲波。

這些3D打印聲學超材料結構的獨特性賦予了它們負密度和負模量的特性。對于日常材料,這些屬性都是正面的。如果一個物體具有正模量,當你將它推開時它會推回來。相反,具有負模量的物體吸引著你,在你推動的時候將你拉向它們。表現(xiàn)出負密度的物體的情況也類似于直覺。當你將這些物體從你身上推開時,它們會轉向你。

(All images, credit: USC Viterbi)
在特定頻率范圍內的聲波和機械振動可以由物體控制,物體的結構給這兩個物體帶來一個負面的屬性。當這兩個屬性都是負值或正值時,振動能夠再次通過。 USC Viterbi團隊能夠利用磁場遠程控制他們的超材料,在雙重正面(聲音傳遞),單負(聲阻)和雙負(聲音傳遞)之間切換。
與其他超材料相比,自由開啟和關閉這些功能的能力為工程師提供了對聲學和振動的額外控制,從而開辟了一系列潛在的應用。據(jù)了解,這個項目的資金由國家科學基金會和空軍科學研究青年研究員計劃提供。
發(fā)布時間 : 2018-04-13
3D打印行業(yè)產業(yè)鏈分析
3D打印材料作為3D打印行業(yè)發(fā)展的動力支持,在行業(yè)發(fā)展中始終扮演著舉足輕重的角色,因此3D打印材料是
3D打印技術發(fā)展的重要物質基礎,在某種程度上,材料的發(fā)展決定著3D打印能否有更廣泛的應用。
整個3D打印行業(yè)產業(yè)鏈大概可分為:上游基礎配件行業(yè);中游3D打印設備生產企業(yè)、3D打印材料生產企業(yè)和支持配套企業(yè);下游主要是3D打印的各大應用領域。通常意義上的3D打印行業(yè)則主要是指3D打印設備、材料及服務企業(yè)。
目前,3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等,除此之外,彩色石膏材料、人造骨粉、細胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印領域得到了應用。
3D打印經過近40年的發(fā)展,已經形成了一條完整的產業(yè)鏈。產業(yè)鏈的每個環(huán)節(jié)都聚集了一批領先企業(yè)。全球范圍來看,以Stratasys、3DSystems為代表的設備企業(yè)在產業(yè)鏈中占據(jù)了主導作用,且代表性設備企業(yè)通常能夠提供材料和打印服務業(yè)務,具有較強的話語權。

圖表1:3D打印行業(yè)產業(yè)鏈分析(資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理)
全球3D打印市場規(guī)模
3D打印技術最早可以追溯到1976年噴墨打印機的發(fā)明。20世紀80年代以后,3D打印行業(yè)受到國內外的廣泛關注,各種3D打印技術也在多個行業(yè)應用并發(fā)展。目前已覆蓋了制造、醫(yī)療、教育、航空航天、軍事等多個領域。
全球3D打印市場規(guī)模逐年增加,2010-2016年3D打印市場的年均復合增長率為24.60%。由2010年的13億美元增加至2016年60.6億美元(約合人民幣417.5億元),增長率為16.54%,同比減少13.46個百分點。伴隨著3D打印技術的快速成長和3D打印技術在各個行業(yè)領域的滲透。前瞻估算2017年全球3D打印行業(yè)市場規(guī)模將超70億美元。未來五年全球3D打印行業(yè)繼續(xù)保持快速增長的勢頭。

圖表2:2010-2017年全球3D打印市場規(guī)模及增速(單位:億美元,%)(資料來源:Wohlers前瞻產業(yè)研究院整理)
發(fā)布時間 : 2018-04-10
荷蘭首都阿姆斯特丹因其歷史悠久的建筑、運河和橋梁而聞名,同時也因其前瞻性思維和技術創(chuàng)新而聞名,很快,一個3D打印的項目將會體現(xiàn)這一點——荷蘭公司MX3D已經完成了世界上第一個完全3D打印的鋼橋,這座橋是該公司迄今為止最雄心勃勃的項目。它將被安裝在城市著名的紅燈區(qū),在Oudezijds Achterburgwal運河上。

(圖片來源:Thijs Wolzak)
這座橋長40米,在阿姆斯特丹外的一個更大的MX3D設施內進行3D打印,然后運往城市北部的主車間。最初的計劃是使用定制的機器人3D打印臂懸掛在運河上,逐步在下面建立支撐結構并移動它們,從而在半空中3D打印整個東西。盡管這種可能性令人興奮,但由于擔心控制環(huán)境和行人干擾,該項目最終被放棄。最終,這個開創(chuàng)性的3D打印橋梁項目在車間內完成打印。
3D打印技術并不是這個卓越新項目唯一的尖端技術。為了確保這座橋梁和其他橋梁的安全和優(yōu)化性能,3D打印鋼結構配備了一系列傳感器,將重要信息傳遞給設計師和工程師。這個“智能”橋梁將監(jiān)測自己的健康狀況,記錄穿過它的人數(shù)和速度,并測量重量分散和空氣質量等等指數(shù)。還將根據(jù)收集的數(shù)據(jù)創(chuàng)建“數(shù)字雙胞胎”橋梁模型,從而可以對未來的設計進行相應比較和調整。

照片:Adam Clark Estes(Gizmodo)
現(xiàn)在該公司將對3D打印鋼結構進行一些最后的修改,主要是增加一個鋼甲板,作為允許行人實際使用橋的走道。當然,保護外套也是被用來保護橋梁的要件。
“上個星期四,我們測試了30人的橋梁,并沒有問題。”MX3D聯(lián)合創(chuàng)始人Gijs van der Velden說,“隨著橋面板的安裝,它會變得更堅固?!?/span>
除了作為獨一無二的項目之外,橋梁的美學也相對獨特。它的設計呈有機的織物狀,有很多曲線,并且橋梁的表面在施工后沒有進行緩沖。這意味著來自3D打印過程的沉積鋼的許多不同層是可見的,顯得有點粗糙。

橋的粗糙表面的特寫(照片:Adriaan de Groot)
“如果你現(xiàn)在在我們的車間看到這座橋,這很奇怪,因為它看起來與周圍的其他東西截然不同。在我們這個高度工業(yè)化的造船廠里,一切都有幾何形狀,但這座橋沒有一條直線?!?/span>

MX3D現(xiàn)與奧雅納和倫敦帝國理工學院合作,正在對該橋進行多項測試,并為兩端建立螺旋線以將其固定到位。阿姆斯特丹市目前正在對橋梁周邊的15世紀運河周圍的圍墻進行改進,3D打印鋼橋將在這些工作完成后安裝。
發(fā)布時間 : 2018-04-04
近日,一組研究人員開發(fā)了RoMA。這是一種交互式制造系統(tǒng),利用虛擬現(xiàn)實技術對物體進行3D建模,而機器人3D打印機同時構建設計。

增材制造和虛擬現(xiàn)實等技術構成了所謂的第四次工業(yè)革命,并且影響不斷擴大。研究人員開始更深入地了解它們如何相互影響。例如,去年,VR已經成為CAD建模的一個有趣工具,使設計人員能夠在3D空間內進行創(chuàng)新。
現(xiàn)在,研究人員開發(fā)了一種融合VR、CAD、3D打印和機器人技術的交互式制造技術。機器人建模助手(RoMA)是一個允許用戶在VR設置中設計3D模型的系統(tǒng),同時還利用機器人3D打印機實時生成設計。
這個概念通過讓設計師佩戴Oculus Rift VR頭戴式耳機來實現(xiàn),該頭戴式耳機將攝像頭安裝在前方,有效啟用了增強現(xiàn)實功能。在用戶面前放置一個旋轉平臺,通過位于打印床上方的機器人打印機進行3D打印。
使用安裝的攝像頭,設計師可以查看AR頭戴式耳機中的平臺、對象和機器人。3D CAD設計覆蓋在物體上,允許用戶創(chuàng)建和修改模型,而機器人手臂同時進行3D打印。
RoMA:在VR中進行設計,并在同一時間使用3D打印進行創(chuàng)建
據(jù)悉,該團隊由康奈爾大學、MIT CSAIL、中佛羅里達大學和德國哈索普拉特納研究所的研究人員組成。他們的目標是消除創(chuàng)建設計和物理原型之間的漫長等待期。
研究人員表明,這個項目不僅有助于快速將想法轉化為現(xiàn)實,而且用戶可以3D打印到物體上,甚至在其周圍進行打印。在研究論文中,團隊展示了他們如何成功設計和3D打印玩具噴氣機的支架,并且還圍繞各種樂高組件創(chuàng)建了一個結構。

團隊在開發(fā)RoMA時必須采取一定的預防措施。RoMA根據(jù)確保用戶安全的特定準則運行。例如,如果用戶碰巧碰觸打印平臺,機器人手臂將本能地退回。
另外,機器人手臂被編程留在其工作區(qū)域內,消除了由VR引發(fā)的可能會給設計師帶來的危險。而且,如果使用者碰巧進入機器人的工作區(qū)域,則手動控制器將以振動作為警告。
雖然這個概念仍處于發(fā)展的初級階段,但這樣一個系統(tǒng)蘊藏著巨大的潛力。目前,RoMA只能3D打印線框,但是誰知道這個想法會不會隨著新技術的不斷發(fā)展而變得更加先進。
發(fā)布時間 : 2018-04-02

