3D打印技術，一個你不陌生而又陌生的詞匯。不陌生的是你也不知道從哪里學來的這個詞，突然就從嘴里冒了出來，一下子變的朗朗上口。陌生的是當你想要向朋友解釋什么是3D打印技術時，你卻發(fā)現(xiàn)這個時不時從自己嘴里蹦出、為自己跟上時代步伐而引以為傲的詞，完全不知從何說起。
這的確不能怪你，因為我們都一樣，對這項老舊的新技術始終知之甚少。稱之為老舊，因為早在幾十年前它即為世人所發(fā)明，只不過在最近才因為材料、工藝、成本等原因被從行業(yè)邊緣拉回了主流市場。
那到底什么是3D打印技術？1984年該技術的創(chuàng)始人查爾斯•W•赫爾定義了專利術語“Stereolithography”即“立體光刻造型技術”，通俗的說法是“系統(tǒng)通過創(chuàng)建多個截面的方式生成三維物體對象”。
1-鞋底的打印
3D打印的設計過程是：先通過計算機輔助設計（CAD）或計算機動畫建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，從而指導打印機逐層打印。打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。通俗的講，就是每個截面數(shù)據(jù)相當于醫(yī)學上的一張CT像片；整個制造進程能夠比喻為一個“積分”的進程。然后整個進程在電腦的操控下，由3D打印機體系主動完結(jié)。
目前的3D打印已經(jīng)擁有了許多不同的技術，其中比較成熟的有UV、SLA、SLS、LOM和FDM等方法。其中：
SLA是“StereolithographyAppearance”的縮寫，即立體光固化成型法。用特定波長與強度的激光聚集到光固化材料表面，使之由點到線，由線到面次序凝結(jié)，完結(jié)一個層面的繪圖作業(yè)，然后升降臺在筆直方向移動一個層片的高度，再固化另一個層面。這樣層層疊加構成一個三維實體。SLA技術首要用于制造多種模具、模型等，還能夠在制造過程中通過摻加其他成分，SLA用原型模替代熔模精細鑄造中的蠟模。SLA技術成形速度較快，精度較高，但因為樹脂固化進程中發(fā)生短縮，不可避免地會發(fā)生應力或?qū)е滦巫?。因而適用于開發(fā)短縮小、固化快、強度高的光敏材料。
SLS技術，挑選性激光燒結(jié)技術（SLS——SelectiveLaserSintering）是選用激光有挑選地分層燒結(jié)固體粉末，并使燒結(jié)成型的固化層層層疊加生成所需形狀的零件。其整個技術進程包含CAD模型的樹立及數(shù)據(jù)處置、鋪粉、燒結(jié)以及后處置等。整個技術設備由粉末缸和成型缸組成，作業(yè)時粉末缸活塞（送粉活塞）上升，由鋪粉輥將粉末在成型缸活塞（作業(yè)活塞）上均勻鋪上一層，機核算機依據(jù)原型的切片模型操控激光束的二維掃描軌道，有挑選地燒結(jié)固體粉末材料以構成零件的一個層面。粉末完結(jié)一層后，作業(yè)活塞降低一個層厚，鋪粉體系鋪上新粉。操控激光束再掃描燒結(jié)新層。如此循環(huán)往復，層層疊加，直到三維零件成型。結(jié)尾，將未燒結(jié)的粉末收回到粉末缸中，并取出成型件。
3D打印機技術中，金屬粉末SLS技術這些年最為熱議與追捧。運用高熔點金屬直接燒結(jié)成型零件，對用傳統(tǒng)切削加工辦法難以制造出的高強度零件，對急速成型技術更廣泛的運用具有重要的意義。
LOM技術，分層實體制造法（LOM——LaminatedObjectManufacturing），LOM又稱層疊法成形，它以片材（如紙片、塑料薄膜或復合資料）為原資料，其成形原理為激光切開體系依照核算機提取的橫截面概括線數(shù)據(jù)，將反面涂有熱熔膠的紙用激光切開出工件的表里概括。切開完一層后，送料機構將新的一層紙疊加上去，運用熱粘壓設備將已切開層粘合在一起，然后再進行切開，這樣一層層地切開、粘合，結(jié)尾變成三維工件。LOM常用資料是紙、金屬箔、塑料膜、陶瓷膜等，此技術除了能夠制造模具、模型外，還能夠直接制造構件或功用件。
未組裝的3D打印鞋
該技術的優(yōu)點是作業(yè)牢靠、模型支撐性好、成本低、效率高。缺陷是前、后處置費時吃力，且不能制造中空布局件。
FDM技術，熔積成型（FDM——FusedDepositionModeling）法，該辦法運用絲狀資料（白臘、金屬、塑料、低熔點合金絲）為材料，運用電加熱辦法將絲材加熱至略高于熔化溫度（約比熔點高1℃），在核算機的操控下，噴頭作x-y平面運動，將熔融的資料涂覆在作業(yè)臺上，冷卻后構成工件的一層截面，一層成形后，噴頭上移一層高度，進行下一層涂覆，這樣逐層堆積構成三維工件。該技術污染小，材料能夠回收，主要用于中、小型工件、塑料件、鑄造用蠟模、樣件或模型。
打印可替換的鞋跟
眾多集中技術中，它們的不同之處在于以可用的材料的方式，并以不同層構建創(chuàng)建部件。有些技術利用熔化或軟化可塑性材料的方法來制造打印的“墨水”，例如：選擇性激光燒結(jié)和熔融沉積式，還有一些技術是用液體材料作為打印的“墨水”的，例如：立體平板印刷、分層實體制造。每種技術都有各自的優(yōu)缺點。一般來說，主要的考慮因素是打印的速度和成本、3D打印機的價格、物體原型的成本、還有材料以及色彩的選擇和成本。就目前來看，可以直接打印金屬的打印機價格最為昂貴，所以很多時候人們會先使用普通的3D打印機來制作模具，然后用這些模具制作金屬部件。
隨著多種3D打印技術的日趨完善，3D打印技術所帶來的技術優(yōu)勢也逐漸顯現(xiàn)在我們面前。若干年前，3D打印鞋是種毫無意義的想法。尤其是當技術仍處于熔絲制造法為主的桌面級3D打印機時。近來，隨著大量可使用于3D打印的新材料涌現(xiàn)，我們看到了3D打印技術的更多新應用。
可更換鞋跟
無論是本刊或是其他媒體都曾報道過關于企業(yè)或個人利用3D技術打印衣服、配飾的實例，比如錢包，手機殼，甚至完全的3D打印鞋?，F(xiàn)在，來自臺灣的一家名為朗朗設計的企業(yè)，則希望在3D技術上走得更遠。
陳敏杰（音譯），朗朗設計的聯(lián)合創(chuàng)始人之一，生活中癡迷于設計和構造，對數(shù)字化制造有著強烈的興趣。陳敏杰是一名擁有建筑學學歷的設計師，喜歡挑戰(zhàn)數(shù)字化制造的極限。通常每一年他都要針對一種技術建立一個大項目，比如CNC、激光切割、高速切割機床以及3D打印。他認為能夠自己動手設計和操作是一件很美妙的事情。
陳敏杰從2012年開始擁有一臺閃鑄3D打印機，并不斷進行創(chuàng)意實驗。去年他的3D打印換裝十六進制系列，這是他在Thingiverse網(wǎng)站上發(fā)現(xiàn)的另一個混合設計。隨后，他用他的3D設備為一只受傷的鴨子成功制作出復健輔具，幫助鴨子恢復行走，從而獲得不少關注。這只鴨子遭到野狗攻擊，左腳受到嚴重傷害，雖然經(jīng)過動物醫(yī)院手術治療后，但左腳掌向內(nèi)蜷縮無法自由行走。動物醫(yī)院獸醫(yī)希望有人能幫忙制作專用的復健輔具。
朗朗設計接下這項請求，先建立輔具的3D模型，再利用3D打印機制作輔具，成功幫鴨子量身打造復健專用輔具，為國內(nèi)3D打印創(chuàng)下新的應用實例。
陳敏杰表示要幫鴨子量身打造輔具并不容易，使用 3D掃描儀為受傷的鴨腳建立模3D模型，但很快的就發(fā)現(xiàn)3D掃描儀以紅外線建模有其限制，掃描的物體表面如有油脂或反光就會使模型出現(xiàn)破面，無法建立完整 的3D模型，加上鴨子是活生生的動物，細微的震動也會影響到3D掃描。
朗朗設計利用紙黏土為傷腳建模，再透過逆向工程修改3D模型，經(jīng)過不斷的修正、打印、試穿，最終成功。
輔具在設計上包括4個組件，包括下底板、上束帶、前肢左右固定器及轉(zhuǎn)軸，可以想見制作上過程繁復，且需要耐心不斷修改。為了克服3D掃描儀的限制，朗朗以紙黏土為鴨子的腳掌、踝關節(jié)等處制作陰模、陽模，再透過逆向工程修改調(diào)整3D模型。
整鞋效果
國外曾有利用3D打印技術制作義肢的案例，陳敏杰表示，制作義肢是依照想象設計制作，但鴨子受傷的左腳仍然存在，必需為傷腳量身設計制作輔具感覺要比義肢更困難，例如輔具必需考慮傷腳的踝關節(jié)、彎曲的自由度等等。
有了這個成功的案例，今年陳敏杰想做一些新的嘗試，一些關于定制鞋以及更進步的嘗試。為此，他想到了具有可換鞋跟特點的3D打印鞋。想到此，尤其是針對女鞋而言，這真是一個相當出彩的主意。
陳敏杰說有時候女士們需要為日?；顒訙蕚洳恢挂浑p鞋子，比如工作時候穿的、社交活動時穿的，以及散步時候穿的。有時候好看的鞋不一定適宜散步。為什么不設計一種可更換鞋跟的裝置？攜帶起來也沒有任何問題，因為任何人都可以靈活而簡便地自行打印可更換鞋跟。
隨著可使用的彈性纖維絲材料的增加，鞋子已經(jīng)能夠通過3D打印制造舒適的鞋子，同時彈性度使鞋子易于彎曲和壓縮從而適合放進小空間中，比如，女士的手提包。
陳敏杰開始這個項目前，為完善源自拔佳鞋業(yè)所設計鞋模，陳敏杰便花費了三個迭代。然后3D掃描被用于穿著者腳的測試，以確保腳部尺寸完美無暇的精準。鞋被分成獨立的四個部分打印，包括鞋尖部，鞋跟萼、鞋底和鞋跟。鞋可以是未組裝狀態(tài)的。穿鞋的人可以選擇去掉鞋跟部分，用另外的尺寸替代，說不定女士們更愿意在晚上外出之時穿更高跟的鞋子，在白天到處走動時換回矮的鞋跟。朗朗設計的創(chuàng)意可以提供這樣的選擇。若陳敏杰繼續(xù)致力于這個設計以及其他新的、趣味的新式鞋，驚喜的成果可以預見。
可以說，3D打印技術為企業(yè)產(chǎn)品的設計開發(fā)人員帶來了一種全新的產(chǎn)品開發(fā)模式。運用3D打印技術能夠急速、直接、準確地將設計思維轉(zhuǎn)化為具有必定功用的產(chǎn)品模型（樣件），這不但縮短了開發(fā)周期，并且降低了開發(fā)費用，更激發(fā)了無數(shù)創(chuàng)意。隨著技術的日臻成熟，相信在制鞋業(yè)將會出現(xiàn)更多3D技術之下的驚喜之作。
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