打印快跑

黄瀚玉

2月下旬，正值美国印第安纳州的卢卡斯石油球场（Lucas Oil Stadium）举办一年一度的NFL新秀训练营（NFL Scouting Combine）。300多名各大学府顶尖橄榄球员在这里进行20码穿梭、纵身跳等测试，佼佼者将有机会参加NFL选秀，从而有望进入美国职业橄榄球大联盟，成为万众瞩目的焦点。

训练营受到NFL各球队的教练、经理，以及嗅觉敏锐的球探们的密切关注，他们不想错过每个可能成为未来之星的好苗子。耐克公司到场的专家则目不转睛地盯着25名球员脚上的鞋子。

这种叫做“Vapor Laser Talon ”的鞋子，工艺与众不同，耐克抛弃传统制鞋的过程，使用3D打印制造，因为这样才有可能在短时间内突破限制，制造出帮助运动员在草地赛场上“飞”起来的鞋子。

飞快的鞋底

几乎所有运动员都关心脚下的鞋子，它意味着更轻、更给力。对此托尼·比格内尔（Tony Bignell）深有体会，他是耐克公司（Nike）鞋类创新副总裁 ，17年前开始就是一名鞋类设计师。“让运动员跑得更快”是 Bignell团队正在努力的事情。

为此耐克的设计师频繁接触运动员，咨询田径专家和教练，也得到耐克运动实验室的支持。迈克尔·约翰逊（Michael Johnson）曾包揽了同一届奥运会男子200米和400米赛跑两枚金牌，作为耐克的咨询教练之一，他向Bignell提出：“嘿，你们能做出一双在草地上跑的鞋让它像田径鞋一样飞快吗？”

“他可是田径界的大人物。”Bignell告诉《环球企业家》，当约翰逊提出这个建议时，离新秀训练营开始仅有7个月的时间。

在惯常的制鞋程序中，设计师先要聆听运动员的需求，然后设计方案，等制作出来之后再给运动员试穿测试，如果没有达到理想效果，则意味着所有流程重来。这个过程往往弄得人精疲力竭，Bignell表示，制作出一款与设计构思完全相符的鞋子，可能要试上成百上千次。

“设计，做模型，再做鞋子，那要花去很长时间，但我们的时间太少了。”Bignell回忆道。想到耐克已经将3D打印技术应用于模型设计，并在产品设计开发阶段助力设计师提速良多，Bignell 说：“OK，我们尝试一下用新技术做鞋吧！”

在NFL的新秀训练营，40码冲刺是球探观察新秀爆发力的方式。对于40码冲刺而言，起跑的前三步最为关键。鞋子产生的抓地力不仅要推动运动员向前冲，也必须恰到好处地给力。如果抓地力太大，产生过多的摩擦力会降低起跑速度；抓地力太小，则可能脚底打滑。耐克把能够带来合适力量的关键因素放到了鞋子的外底上。

通过高速摄像机，耐克把运动员跑步的动作分解，观察牵引力、抓地力，然后分析了很多鞋底，寻找性能和鞋底之间的关系，直到运动员说：“嗯，这个真的让我跑快了。”那个摩擦和可能摔倒之间的平衡点找到了。

3D打印制作让耐克的设计团队能够更频繁地对产品进行调整和改进。为了让Vapor Laser Talon 的鞋底轻到极致以便更快奔跑，设计师需要为其在轻和结实之间找到临界点。他们让运动员反复试鞋，若鞋底过厚，则将其制薄再试，直至薄到运动员将其穿破，再往回将其制厚一点，多次试验以找到既能足够轻又能支撑运动员力量的最佳质量。最终，一只Vapor Laser Talon鞋仅重5.6盎司（158.7克），相当于3枚鸡蛋的重量，而这一切都在7个月之内完成。Bignell认为，当需要试做成百上千双鞋子才能满意时，3D打印非常必要。“这个技术太完美了，它能让任何新想法很快就测试到运动员身上。”Bignell说。

为新材料干杯

3D打印也帮助制鞋过程中的误差降低。在传统制鞋法中，需要经过平面设计，3D建模，实体模具制作，以及制作真鞋的过程。从平面到立体、从模具到实物的每一个环节，都可能导致误差。“我相信任何一个设计师都难避免误差，不仅是运动鞋，所有产品的设计师都面对这个状况。”匹克北京研发中心总监崔亚光对《环球企业家》说。

过去设计和开发是两个不同的思维模式，现在使用3D打印会提高设计师对于最终结果的把控能力，减少沟通误差。

误差还普遍存在于制作鞋底的发泡EV材料中，虽然这一材料作为接触地面的耐磨层能让鞋底具有缓震性、弹性等特点，但是做成鞋底后会经历EV二次发泡的过程，从而给鞋的性能带来细微的变化。

传统制法中必不可少的模具，也会给运动鞋制作带来不少麻烦。设计师从绘图到鞋子实现出来，底部和面部分别开发，因为模具费用极高，一个尺码的鞋子模具通常上万元至十万元，一套模具费用合计几百万元，甚至上千万元。

目前设计师普遍使用的木模是在一种树脂上雕刻。雕刻出来之后，把做好的鞋面与木模放在一起进行修改。这种模具质地比真实的鞋底要硬，无法在制作时完全模拟真实鞋底与鞋面缝合的效果。3D打印可以解决这个问题，它能够把鞋底和鞋面一次打印出来，实现了产品的一次成型，降低了成本，提高了效率。

3D打印更大的优势在于完成复杂工艺。现有的传统制鞋技术虽然先进，但仍然难以还原设计方案中一些特殊的形状和结构。比如，做出贯穿性质的孔洞，还有青铜器上一种铸造精细的施蜡法使用蜡模做出复杂纹路，这些都在传统模具上实现困难。Bignell说：“ 3D打印的高精度，帮助我们去尝试设计运动工程学中更困难、更复杂的结构”。

现阶段3D打印材料的成本非常高，也不是所有的材料都适合3D打印，比如说棉。3D打印的学名是“增材制造”（material additive manufacturing），是指将材料一次性熔聚成型的制造方式。在这一过程需要不断增添材料，提高3D打印性能，如强度、耐磨损、柔韧性的关键并不在高科技成分，而在于材料。

去年6月，一位名叫卢奇.弗萨罗（Luc Fusaro）的法国年轻设计师制作出了一款3D打印的短跑鞋，此款跑鞋外表十分华丽，还通过了真人测试，但它材质极硬，仅适合400米以内的短跑，且寿命不长。美国“维基武器”曾向人们提供了免费的3D打印枪支设计，然而一把3D打印的AR-15冲锋枪却在发射第六发子弹时裂成了两半。

激光成形技术的最大难题是热应力。材料在受到激光照射时温度可达2000多度，移开激光后便骤降到200度以下。材料经受不住这么大的温差，会出现开裂或变形。因此3D打印不仅是一项技术，它也关乎材料。国际顶尖的3D打印材料，成本高达一公斤几万到几十万。

上海新车间创始人李大维认为，只要经过精心的调配，适合3D打印的材料可以获得和传统材料相同的性能。已经应用到飞机上的3D打印钛合金，成本一公斤几十万，但相比传统工艺耗材，钛流失得最少。李大维说，“材料的性能都可以调到足够好，只要花钱就行。”

耐克的打印材料调配工作在五年前开始，他们将一批材料学家聚集到一起，研究怎么把很多种材料混合、调配在一起。制鞋材料本身有诸多讲究，“Vapor Laser Talon ”的鞋底材料以尼龙为基础，并混合以耐久度、韧性、轻质的配方，进行多次的化学实验。耐克关于3D打印的设想已经通过了检验，Bignell坦言，在材料的舒适性、透气性和吸汗的方向上，设计师们还需要不断试验。

每当有了进步怎么庆祝？“我们会喝点啤酒，放松放松，然后立马开始下一步的工作，活儿还没结束呢”。Bignell对《环球企业家》说。

现在，穿着耐克“Vapor Laser Talon ”的新秀们取得了好成绩。按照耐克披露的数字，在今年NFL的40码冲刺前10名中，有7个人穿得是他们的新产品。