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新秀訓練營（NFL Scouting Combine）。300多名各大學府頂尖橄欖球員在這里進行20碼穿梭、縱身跳等測試，佼佼者將有機會參加NFL選秀，從而有望進入美國職業橄欖球大聯盟，成為萬眾矚目的焦點。

訓練營受到NFL各球隊的教練、經理，以及嗅覺敏銳的球探們的密切關注，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，耐克拋棄傳統制鞋的過程，使用3D打印制造，因為這樣才有可能在短時間內突破限制，制造出幫助運動員在草地賽場上“飛”起來的鞋子。

飛快的鞋底

幾乎所有運動員都關心腳下的鞋子，它意味著更輕、更給力。對此托尼·比格內爾（Tony Bignell）深有體會，他是耐克公司（Nike）鞋類創新副總裁 ，17年前開始就是一名鞋類設計師。“讓運動員跑得更快”是 Bignell團隊正在努力的事情。

為此耐克的設計師頻繁接觸運動員，咨詢田徑專家和教練，也得到耐克運動實驗室的支持。邁克爾·約翰遜（Michael Johnson）曾包攬了同一屆奧運會男子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。”Bignell告訴《環球企業家》，當約翰遜提出這個建議時，離新秀訓練營開始僅有7個月的時間。

在慣常的制鞋程序中，設計師先要聆聽運動員的需求，然后設計方案，等制作出來之后再給運動員試穿測試，如果沒有達到理想效果，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，制作出一款與設計構思完全相符的鞋子，可能要試上成百上千次。

“設計，做模型，再做鞋子，那要花去很長時間，但我們的時間太少了。”Bignell回憶道。想到耐克已經將3D打印技術應用于模型設計，并在產品設計開發階段助力設計師提速良多，Bignell 說：“OK，我們嘗試一下用新技術做鞋吧！”

在NFL的新秀訓練營，40碼沖刺是球探觀察新秀爆發力的方式。對于40碼沖刺而言，起跑的前三步最為關鍵。鞋子產生的抓地力不僅要推動運動員向前沖，也必須恰到好處地給力。如果抓地力太大，產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鍵因素放到了鞋子的外底上。

通過高速攝像機，耐克把運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系，直到運動員說：“嗯，這個真的讓我跑快了。”那個摩擦和可能摔倒之間的平衡點找到了。

3D打印制作讓耐克的設計團隊能夠更頻繁地對產品進行調整和改進。為了讓Vapor Laser Talon 的鞋底輕到極致以便更快奔跑，設計師需要為其在輕和結實之間找到臨界點。他們讓運動員反復試鞋，若鞋底過厚，則將其制薄再試，直至薄到運動員將其穿破，再往回將其制厚一點，多次試驗以找到既能足夠輕又能支撐運動員力量的最佳質量。最終，一只Vapor Laser Talon鞋僅重5.6盎司（158.7克），相當于3枚雞蛋的重量，而這一切都在7個月之內完成。Bignell認為，當需要試做成百上千雙鞋子才能滿意時，3D打印非常必要。“這個技術太完美了，它能讓任何新想法很快就測試到運動員身上。”Bignell說。

為新材料干杯

3D打印也幫助制鞋過程中的誤差降低。在傳統制鞋法中，需要經過平面設計，3D建模，實體模具制作，以及制作真鞋的過程。從平面到立體、從模具到實物的每一個環節，都可能導致誤差。“我相信任何一個設計師都難避免誤差，不僅是運動鞋，所有產品的設計師都面對這個狀況。”匹克北京研發中心總監崔亞光對《環球企業家》說。

過去設計和開發是兩個不同的思維模式，現在使用3D打印會提高設計師對于最終結果的把控能力，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，但是做成鞋底后會經歷EV二次發泡的過程，從而給鞋的性能帶來細微的變化。

傳統制法中必不可少的模具，也會給運動鞋制作帶來不少麻煩。設計師從繪圖到鞋子實現出來，底部和面部分別開發，因為模具費用極高，一個尺碼的鞋子模具通常上萬元至十萬元，一套模具費用合計幾百萬元，甚至上千萬元。

目前設計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行修改。這種模具質地比真實的鞋底要硬，無法在制作時完全模擬真實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，實現了產品的一次成型，降低了成本，提高了效率。

3D打印更大的優勢在于完成復雜工藝。現有的傳統制鞋技術雖然先進，但仍然難以還原設計方案中一些特殊的形狀和結構。比如，做出貫穿性質的孔洞，還有青銅器上一種鑄造精細的施蠟法使用蠟模做出復雜紋路，這些都在傳統模具上實現困難。Bignell說：“ 3D打印的高精度，幫助我們去嘗試設計運動工程學中更困難、更復雜的結構”。

現階段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，如強度、耐磨損、柔韌性的關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）的法國年輕設計師制作出了一款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，但它材質極硬，僅適合400米以內的短跑，且壽命不長。美國“維基武器”曾向人們提供了免費的3D打印槍支設計，然而一把3D打印的AR-15沖鋒槍卻在發射第六發子彈時裂成了兩半。

激光成形技術的最大難題是熱應力。材料在受到激光照射時溫度可達2000多度，移開激光后便驟降到200度以下。材料經受不住這么大的溫差，會出現開裂或變形。因此3D打印不僅是一項技術，它也關乎材料。國際頂尖的3D打印材料，成本高達一公斤幾萬到幾十萬。

上海新車間創始人李大維認為，只要經過精心的調配，適合3D打印的材料可以獲得和傳統材料相同的性能。已經應用到飛機上的3D打印鈦合金，成本一公斤幾十萬，但相比傳統工藝耗材，鈦流失得最少。李大維說，“材料的性能都可以調到足夠好，只要花錢就行。”

耐克的打印材料調配工作在五年前開始，他們將一批材料學家聚集到一起，研究怎么把很多種材料混合、調配在一起。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，并混合以耐久度、韌性、輕質的配方，進行多次的化學實驗。耐克關于3D打印的設想已經通過了檢驗，Bignell坦言，在材料的舒適性、透氣性和吸汗的方向上，設計師們還需要不斷試驗。

每當有了進步怎么慶祝？“我們會喝點啤酒，放松放松，然后立馬開始下一步的工作，活兒還沒結束呢”。Bignell對《環球企業家》說。

現在，穿著耐克“Vapor Laser Talon ”的新秀們取得了好成績。按照耐克披露的數字，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品。