打印快跑

黃瀚玉

2月下旬，正值美國印第安納州的盧卡斯石油球場（Lucas Oil Stadium）舉辦一年一度的NFL新秀訓(xùn)練營（NFL Scouting Combine）。300多名各大學(xué)府頂尖橄欖球員在這里進(jìn)行20碼穿梭、縱身跳等測試，佼佼者將有機(jī)會參加NFL選秀，從而有望進(jìn)入美國職業(yè)橄欖球大聯(lián)盟，成為萬眾矚目的焦點(diǎn)。

訓(xùn)練營受到NFL各球隊(duì)的教練、經(jīng)理，以及嗅覺敏銳的球探們的密切關(guān)注，他們不想錯過每個可能成為未來之星的好苗子。耐克公司到場的專家則目不轉(zhuǎn)睛地盯著25名球員腳上的鞋子。

這種叫做“Vapor Laser Talon ”的鞋子，工藝與眾不同，耐克拋棄傳統(tǒng)制鞋的過程，使用3D打印制造，因?yàn)檫@樣才有可能在短時間內(nèi)突破限制，制造出幫助運(yùn)動員在草地賽場上“飛”起來的鞋子。

飛快的鞋底

幾乎所有運(yùn)動員都關(guān)心腳下的鞋子，它意味著更輕、更給力。對此托尼·比格內(nèi)爾（Tony Bignell）深有體會，他是耐克公司（Nike）鞋類創(chuàng)新副總裁 ，17年前開始就是一名鞋類設(shè)計(jì)師?！白屵\(yùn)動員跑得更快”是 Bignell團(tuán)隊(duì)正在努力的事情。

為此耐克的設(shè)計(jì)師頻繁接觸運(yùn)動員，咨詢田徑專家和教練，也得到耐克運(yùn)動實(shí)驗(yàn)室的支持。邁克爾·約翰遜（Michael Johnson）曾包攬了同一屆奧運(yùn)會男子200米和400米賽跑兩枚金牌，作為耐克的咨詢教練之一，他向Bignell提出：“嘿，你們能做出一雙在草地上跑的鞋讓它像田徑鞋一樣飛快嗎？”

“他可是田徑界的大人物?！盉ignell告訴《環(huán)球企業(yè)家》，當(dāng)約翰遜提出這個建議時，離新秀訓(xùn)練營開始僅有7個月的時間。

在慣常的制鞋程序中，設(shè)計(jì)師先要聆聽運(yùn)動員的需求，然后設(shè)計(jì)方案，等制作出來之后再給運(yùn)動員試穿測試，如果沒有達(dá)到理想效果，則意味著所有流程重來。這個過程往往弄得人精疲力竭，Bignell表示，制作出一款與設(shè)計(jì)構(gòu)思完全相符的鞋子，可能要試上成百上千次。

“設(shè)計(jì)，做模型，再做鞋子，那要花去很長時間，但我們的時間太少了?！盉ignell回憶道。想到耐克已經(jīng)將3D打印技術(shù)應(yīng)用于模型設(shè)計(jì)，并在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)階段助力設(shè)計(jì)師提速良多，Bignell 說：“OK，我們嘗試一下用新技術(shù)做鞋吧！”

在NFL的新秀訓(xùn)練營，40碼沖刺是球探觀察新秀爆發(fā)力的方式。對于40碼沖刺而言，起跑的前三步最為關(guān)鍵。鞋子產(chǎn)生的抓地力不僅要推動運(yùn)動員向前沖，也必須恰到好處地給力。如果抓地力太大，產(chǎn)生過多的摩擦力會降低起跑速度；抓地力太小，則可能腳底打滑。耐克把能夠帶來合適力量的關(guān)鍵因素放到了鞋子的外底上。

通過高速攝像機(jī)，耐克把運(yùn)動員跑步的動作分解，觀察牽引力、抓地力，然后分析了很多鞋底，尋找性能和鞋底之間的關(guān)系，直到運(yùn)動員說：“嗯，這個真的讓我跑快了?！蹦莻€摩擦和可能摔倒之間的平衡點(diǎn)找到了。

3D打印制作讓耐克的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠更頻繁地對產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。為了讓Vapor Laser Talon 的鞋底輕到極致以便更快奔跑，設(shè)計(jì)師需要為其在輕和結(jié)實(shí)之間找到臨界點(diǎn)。他們讓運(yùn)動員反復(fù)試鞋，若鞋底過厚，則將其制薄再試，直至薄到運(yùn)動員將其穿破，再往回將其制厚一點(diǎn)，多次試驗(yàn)以找到既能足夠輕又能支撐運(yùn)動員力量的最佳質(zhì)量。最終，一只Vapor Laser Talon鞋僅重5.6盎司（158.7克），相當(dāng)于3枚雞蛋的重量，而這一切都在7個月之內(nèi)完成。Bignell認(rèn)為，當(dāng)需要試做成百上千雙鞋子才能滿意時，3D打印非常必要。“這個技術(shù)太完美了，它能讓任何新想法很快就測試到運(yùn)動員身上?！盉ignell說。

為新材料干杯

3D打印也幫助制鞋過程中的誤差降低。在傳統(tǒng)制鞋法中，需要經(jīng)過平面設(shè)計(jì)，3D建模，實(shí)體模具制作，以及制作真鞋的過程。從平面到立體、從模具到實(shí)物的每一個環(huán)節(jié)，都可能導(dǎo)致誤差?！拔蚁嘈湃魏我粋€設(shè)計(jì)師都難避免誤差，不僅是運(yùn)動鞋，所有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)師都面對這個狀況。”匹克北京研發(fā)中心總監(jiān)崔亞光對《環(huán)球企業(yè)家》說。

過去設(shè)計(jì)和開發(fā)是兩個不同的思維模式，現(xiàn)在使用3D打印會提高設(shè)計(jì)師對于最終結(jié)果的把控能力，減少溝通誤差。

誤差還普遍存在于制作鞋底的發(fā)泡EV材料中，雖然這一材料作為接觸地面的耐磨層能讓鞋底具有緩震性、彈性等特點(diǎn)，但是做成鞋底后會經(jīng)歷EV二次發(fā)泡的過程，從而給鞋的性能帶來細(xì)微的變化。

傳統(tǒng)制法中必不可少的模具，也會給運(yùn)動鞋制作帶來不少麻煩。設(shè)計(jì)師從繪圖到鞋子實(shí)現(xiàn)出來，底部和面部分別開發(fā)，因?yàn)槟＞哔M(fèi)用極高，一個尺碼的鞋子模具通常上萬元至十萬元，一套模具費(fèi)用合計(jì)幾百萬元，甚至上千萬元。

目前設(shè)計(jì)師普遍使用的木模是在一種樹脂上雕刻。雕刻出來之后，把做好的鞋面與木模放在一起進(jìn)行修改。這種模具質(zhì)地比真實(shí)的鞋底要硬，無法在制作時完全模擬真實(shí)鞋底與鞋面縫合的效果。3D打印可以解決這個問題，它能夠把鞋底和鞋面一次打印出來，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的一次成型，降低了成本，提高了效率。

3D打印更大的優(yōu)勢在于完成復(fù)雜工藝?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)制鞋技術(shù)雖然先進(jìn)，但仍然難以還原設(shè)計(jì)方案中一些特殊的形狀和結(jié)構(gòu)。比如，做出貫穿性質(zhì)的孔洞，還有青銅器上一種鑄造精細(xì)的施蠟法使用蠟?zāi)Ｗ龀鰪?fù)雜紋路，這些都在傳統(tǒng)模具上實(shí)現(xiàn)困難。Bignell說：“ 3D打印的高精度，幫助我們?nèi)L試設(shè)計(jì)運(yùn)動工程學(xué)中更困難、更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)”。

現(xiàn)階段3D打印材料的成本非常高，也不是所有的材料都適合3D打印，比如說棉。3D打印的學(xué)名是“增材制造”（material additive manufacturing），是指將材料一次性熔聚成型的制造方式。在這一過程需要不斷增添材料，提高3D打印性能，如強(qiáng)度、耐磨損、柔韌性的關(guān)鍵并不在高科技成分，而在于材料。

去年6月，一位名叫盧奇.弗薩羅（Luc Fusaro）的法國年輕設(shè)計(jì)師制作出了一款3D打印的短跑鞋，此款跑鞋外表十分華麗，還通過了真人測試，但它材質(zhì)極硬，僅適合400米以內(nèi)的短跑，且壽命不長。美國“維基武器”曾向人們提供了免費(fèi)的3D打印槍支設(shè)計(jì)，然而一把3D打印的AR-15沖鋒槍卻在發(fā)射第六發(fā)子彈時裂成了兩半。

激光成形技術(shù)的最大難題是熱應(yīng)力。材料在受到激光照射時溫度可達(dá)2000多度，移開激光后便驟降到200度以下。材料經(jīng)受不住這么大的溫差，會出現(xiàn)開裂或變形。因此3D打印不僅是一項(xiàng)技術(shù)，它也關(guān)乎材料。國際頂尖的3D打印材料，成本高達(dá)一公斤幾萬到幾十萬。

上海新車間創(chuàng)始人李大維認(rèn)為，只要經(jīng)過精心的調(diào)配，適合3D打印的材料可以獲得和傳統(tǒng)材料相同的性能。已經(jīng)應(yīng)用到飛機(jī)上的3D打印鈦合金，成本一公斤幾十萬，但相比傳統(tǒng)工藝耗材，鈦流失得最少。李大維說，“材料的性能都可以調(diào)到足夠好，只要花錢就行?！?/p>

耐克的打印材料調(diào)配工作在五年前開始，他們將一批材料學(xué)家聚集到一起，研究怎么把很多種材料混合、調(diào)配在一起。制鞋材料本身有諸多講究，“Vapor Laser Talon ”的鞋底材料以尼龍為基礎(chǔ)，并混合以耐久度、韌性、輕質(zhì)的配方，進(jìn)行多次的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。耐克關(guān)于3D打印的設(shè)想已經(jīng)通過了檢驗(yàn)，Bignell坦言，在材料的舒適性、透氣性和吸汗的方向上，設(shè)計(jì)師們還需要不斷試驗(yàn)。

每當(dāng)有了進(jìn)步怎么慶祝？“我們會喝點(diǎn)啤酒，放松放松，然后立馬開始下一步的工作，活兒還沒結(jié)束呢”。Bignell對《環(huán)球企業(yè)家》說。

現(xiàn)在，穿著耐克“Vapor Laser Talon ”的新秀們?nèi)〉昧撕贸煽儭０凑漳涂伺兜臄?shù)字，在今年NFL的40碼沖刺前10名中，有7個人穿得是他們的新產(chǎn)品。