3D打印鞋是個持續性的熱門話題，因為與我們的生活息息相關。
早些年的時候，3D打印主要用於鞋類的原型製造和概念驗證。也就是在產品設計初期，設計師提出設計概念並利用3D打印轉化為實物模型，用於進一步的設計和改進。
隨著技術的進步和人們需求的提高，直接製造被認為是3D打印在製鞋領域的發展趨勢。顧名思義，直接製造是指直接用3D打印生產出最終產品。隨著3D打印技術和材料技術的發展，以及人們個性化需求的提升，利用3D打印進行鞋類的直接製造會越來越普遍。
個性化定製：為什麼要用3D打印來製鞋？
自2013年Nike首次採用3D打印技術製造足球鞋開始，各大鞋類廠商紛紛擁抱3D打印技術，包括Adidas、New Balance、Under Amour以及國內品牌匹克、李寧等等。對製鞋領域而言，3D打印技術之所以如此重要，源自個性化以及定製化的需求。
我們每個人的體重，腳型，跑步姿態，落地方式等均有不同，甚至同一個人的左右腳也會有差異。通過三維掃描、足部動態分析等技術，能夠生產出完全匹配每個人腳型的鞋。
我們以國內品牌李寧為例，看看如何實現3D打印運動鞋個性化定製。
首先對消費者的足部進行三維掃描，獲取足部外形的基礎數據，包括足長，足寬等相關參數。
然後通過足底壓力測試設備採集跑步過程中足底壓力動態分佈，得到足底各處的壓力分佈區域和壓力大小等數據。
最後，獲取以上全部數據後，將足型，體重，足底壓力大小及分佈等作為參數之一，採用建模技術以及仿真分析技術，由程序自動生成足底三維網格結構，最後就會得到一個完全匹配體重、足型以及足底壓力分佈的3D打印鞋底結構。
▲高足弓足底壓力分佈及3D打印運動鞋鞋底（圖片來源：李寧
▲扁平足足底壓力分佈及3D打印運動鞋鞋底（圖片來源：李寧
據瞭解，惠普與3D打印鞋墊公司Superfeet合作，推出了FitStation平臺，通過三維掃描、步態分析來提供個性化定製。新鞋的實際開發過程如下：首先對用戶進行足部分析，然後使用Superfeet公司的注塑機生產鞋的通用部分，再通過可變PU注射、足壓測量、跑步者關節的運動分析，以及個人喜好創造出定製的運動鞋。
足部動態分析 比利時軟件公司Materialise與惠普達成合作協議，進行完全定製化3D打印鞋墊的設計和製造。惠普FitStation平臺集成了Materialise的軟件，實現3D設計自動化、打印準備和生產管理功能。
惠普打印的鞋墊
提到3D打印鞋墊，比利時Materialise公司是該領域的先驅者。通過2014年推出的Phits，Materialise與足部動態分析專家RS Scan攜手，成為全球第一家基於足底壓力動態測量製作3D打印鞋墊的公司。
Materialise定製化的3D打印鞋墊
利用3D打印技術，人們的定製化需求得到了滿足。除了個性化定製這一大優勢外，3D打印還有諸多好處，包括減少製作週期、降低庫存風險、複雜結構製造、輕量化製造等，這些優勢吸引了越來越多的公司進入到3D打印製鞋的研發中。
製造技術與材料
如果把一雙跑鞋分為三個部分：鞋面（Upper），中底（Midsole），大底（Outsole）。如果把一隻鞋子看成是一輛車的話，那麼鞋面相當於車身，中底則相當於懸掛系統，大底則是輪胎。可見，中底是跑鞋的靈魂，也是區別各大廠商的核心標誌，立身之本。
鞋中底對人的舒適感極其重要，中底的作用是提供穩定性，緩衝和回彈，吸收運動中產生的衝擊力，在運動中提供保護和比較溫和的腳感。
目前大多數3D打印鞋，都是利用3D打印技術來製造鞋中底。
▌激光燒結技術
製造鞋底比較普遍的技術之一，是激光燒結技術（SLS），利用高強度激光將TPU粉末燒結，層層堆疊成型。激光燒結3D打印，是廣泛應用的3D打印技術之一，如今在飛機、汽車、生產工具、可穿戴設備中都能找到SLS技術打印的部件。
利用SLS技術製造運動鞋，代表廠商有Nike、New Balance、Under Armour以及中國品牌匹克、李寧等。
利用TPU材料打印的鞋中底（圖片來源：New Balance）
匹克3D打印鞋FUTURE 2.0
匹克3D打印鞋FUTURE3.0，鞋底和鞋面都是3D打印技術製成，使產品呈現高強度、輕量化等特徵
Under Armour“未來主義”鞋底利用SLS技術製成
▌光固化技術
Adidas與3D打印公司Carbon達成合作，聯手生產新款3D打印運動鞋Futurecraft 4D。製造技術為數字光合成技術（Digital Light Synthesis，DLS），該技術利用樹脂材料，表面光潔度優於激光燒結技術SLS。
Adidas 3D打印鞋局部細節，可見表面非常光滑
Futurecraft 4D 運動鞋鞋底打印時間僅為20分鐘
“光固化成型”（SLA）是 3D 打印技術的一種，但一直受到光敏材料的耐用性和可塑性的限制。因此立體光刻適合用來製作原型，但不適用於生產最終部件。此外，立體光刻的速度較慢，製造大型零部件需要數小時、甚至是數日才能完成。
SLA技術原理圖
Carbon公司擁有連續液麵生長（Continuous Liquid Interface Production，CLIP）的核心3D打印技術，實現連續不間斷打印，比傳統的光固化3D打印快25-100倍。而該3D打印技術為Carbon公司獨有。3D打印速度的提升，是Carbon的殺手鐧，也使得3D打印運動鞋的量產成為可能。
打印過程
據《市場觀察》(Market Watch)報道， 最晚到 2023 年，耐克及阿迪達斯兩大品牌將有 20% 的產品採用個性化生產。
▌FDM技術
FDM技術（熔融沉積成型）是最深入民間的3D打印技術。該技術不涉及激光、高壓、高溫等危險環節，相對其它3D打印技術成本較低。
美國初創企業Prevolve利用FDM 3D打印機制造整鞋，使用的材料為柔性TPU線材。每隻鞋的打印時間為20-30小時
Nike將FDM 3D打印技術應用到鞋面，進行了創新的嘗試。使用的材料為柔性TPU線材，相比於以往的編織鞋面，鞋面密度更高，不僅不會產生不必要的摩擦，還能夠提升鞋面的伸張力以及抗扭轉的強度。
Nike 3D打印鞋
FDM技術如今已經開始走向消費端。據瞭解，ECCO在上海開設的ECCO STUDIO Store，已經開始嘗試3D打印個性化定製鞋走向消費端。打印材料為具有良好回彈性和柔韌性的硅膠，鞋底打印時間約為2小時，打印完成後不需要進行後處理。
硅膠材料打印的鞋中底
▌讓製造重回德國？
面對亞洲勞動成本上升，供應鏈速度低下的問題，阿迪達斯部署“快速工廠”，將生產轉回了德國，更試圖將3D打印等自動化生產方法應用到體育用品生產的全過程，重塑這個價值800億美元的行業。
曾經，當Adidas的“快速工廠”工廠出現在公眾面前時，“阿迪達斯搬回德國！”聲音讓一些海外工廠擔心不已。在“快速工廠”，從設計到交貨1周內即可搞定。公司稱，一旦設計完成，這個生產週期甚至可能壓縮到1天時間。阿迪達斯稱，他們不會像亞洲的工廠那樣僱傭大量勞動力，每個工廠只需要160人。
中國製造（Made in China）是世界上認知度最高的標籤之一。中國是世界第一製造業大國，擁有世界上最完備的工業體系，是世界的“製造之國”。如果3D打印定製化能夠大規模實現，中國是否還能夠保住“製造之國”的美名和實際地位，是一個需要重視起來的問題。
眾所周知，當今世界的主流製造工藝是模具工藝，素有“工業之母”的稱號。然而就在所有人都認為模具在工業上無可替代的時候，一個全新的製造工藝殺出來了，那就是3D打印。
在3D打印出現以前，個性化定製鞋很難實現，因為成本太過高昂。如今，在3D打印、機器人、人工智能等各種技術綜合使用的基礎上，製鞋領域的大規模生產完全有可能被個性化定製設計所替代。以目前阿迪達斯快速工廠的發展勢頭來看，勞動密集型的傳統制鞋模式或許將面臨更大壓力。
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