摘要：目的：文章著重探討全彩3D打印技術(shù)在時(shí)尚運(yùn)動(dòng)鞋鞋眼片中的創(chuàng)新應(yīng)用。通過(guò)工藝類(lèi)實(shí)驗(yàn)思考全彩3D打印技術(shù)能否簡(jiǎn)化傳統(tǒng)工藝中多個(gè)制作步驟，在鞋眼片制作工藝中應(yīng)用全彩3D打印技術(shù)是否具有可行性，并總結(jié)出全彩3D打印技術(shù)在運(yùn)動(dòng)鞋創(chuàng)新應(yīng)用中的可行方案。方法：通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，概述全彩3D打印技術(shù)，針對(duì)打印單元的形態(tài)、所結(jié)合的織物進(jìn)行多次試驗(yàn)，嘗試通過(guò)全彩3D打印技術(shù)打印鞋部件，并總結(jié)出將全彩3D打印技術(shù)應(yīng)用于時(shí)尚運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)制作中的可行方案。結(jié)果：全彩3D打印技術(shù)在時(shí)尚運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)制作中具有一定的可行性，能夠縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本，為時(shí)尚運(yùn)動(dòng)鞋市場(chǎng)注入新的活力。結(jié)論：通過(guò)適用織物基材篩選實(shí)驗(yàn)，得出適用織物基材需要滿足以下要求：具有一定的吸水性，表層粗糙且具有穩(wěn)固性。確認(rèn)織物基材實(shí)驗(yàn)可得結(jié)果：厚度在0.7 mm、1 mm～4 mm的鞋眼片與織物基材結(jié)合的效果較好。由鞋眼孔拔出強(qiáng)度可得結(jié)果：棉網(wǎng)織布的鞋眼孔拔出強(qiáng)度最高，麂皮的鞋眼孔拔出強(qiáng)度最低。

關(guān)鍵詞：全彩3D打印技術(shù)；時(shí)尚運(yùn)動(dòng)鞋；鞋眼片；創(chuàng)新應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.73；TS943.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2024）16-0-03

0 引言

如今，3D打印技術(shù)日趨成熟，被廣泛應(yīng)用于鞋類(lèi)設(shè)計(jì)與制作中。本文提及的全彩3D打印技術(shù)，屬于3D打印技術(shù)中的光固化打印，其應(yīng)用創(chuàng)新點(diǎn)除豐富的裝飾效果和色彩效果之外，還有可以直接將3D模型打印在面料上的技術(shù)特殊性。全彩3D打印技術(shù)能夠滿足市場(chǎng)對(duì)獨(dú)特、個(gè)性化產(chǎn)品的需求，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，同時(shí)縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

1 全彩3D打印技術(shù)在時(shí)尚運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中的應(yīng)用

1.1 全彩3D打印技術(shù)的工作原理與技術(shù)創(chuàng)新性

全彩3D打印技術(shù)的工作原理是把光敏聚合材料噴射到工作臺(tái)上，再用滾輪把噴射的樹(shù)脂表面處理平整，最后用UV紫外燈對(duì)光敏聚合材料進(jìn)行固化。本文涉及的打印設(shè)備J850Prime是Stratasys公司推出的一款高端3D打印機(jī)。相較于傳統(tǒng)的3D打印技術(shù)，全彩3D打印技術(shù)能夠精準(zhǔn)控制色彩，通過(guò)建模軟件使設(shè)計(jì)構(gòu)想初步成型，再通過(guò)J850Prime打印在織物上，打印單元能夠呈現(xiàn)實(shí)心效果、冰透效果、單色效果以及變色效果，極大地拓展了設(shè)計(jì)的可能性和視覺(jué)豐富性。

1.2 全彩3D打印技術(shù)在運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中的應(yīng)用表現(xiàn)

目前，全彩3D打印技術(shù)在運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)領(lǐng)域處于初步嘗試階段，現(xiàn)有應(yīng)用嘗試多為裝飾設(shè)計(jì)。Laika工作室出品的新片Missing Link于2019年4月在美國(guó)正式上映，Laika的合作伙伴Nike為此打造了一款Missing Link×Nike Air Max Susan。這款以Air Max1為藍(lán)本設(shè)計(jì)的鞋，通過(guò)全彩3D打印技術(shù)解決方案，幫助完成鞋款的快速原型設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)鞋面的質(zhì)感模擬，并成為首款商業(yè)化發(fā)布的鞋履。2023年，麥昆品牌利用全彩3D打印技術(shù)，對(duì)鞋后跟部件進(jìn)行色彩裝飾設(shè)計(jì)，并打印Logo。

總部位于英國(guó)的AM咨詢公司Reeves Insight與全球領(lǐng)先的AM技術(shù)公司Stratasys、奢侈時(shí)尚品牌工程和生產(chǎn)公司Pattern Group及其子公司Dyloan Bond Factory對(duì)從傳統(tǒng)制作工藝到3D打印技術(shù)的過(guò)渡進(jìn)行了研究分析，對(duì)8000雙鞋和16 000個(gè)標(biāo)志組件進(jìn)行了評(píng)估，通過(guò)全彩3D打印技術(shù)將圖形元素應(yīng)用在鞋的后跟部位，并將由傳統(tǒng)制作方法制作的組件和由全彩3D打印技術(shù)制作的組件進(jìn)行對(duì)比。除生產(chǎn)流程大幅簡(jiǎn)化之外，全彩3D打印技術(shù)還能減少水資源、電力的消耗，減少二氧化碳的排放量，用該技術(shù)打印的產(chǎn)品重量較輕。該研究表明全彩3D打印技術(shù)在鞋類(lèi)工藝生產(chǎn)領(lǐng)域大有可為。

1.3 全彩3D打印技術(shù)與其他3D打印技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)比較

在鞋類(lèi)設(shè)計(jì)中，可利用3D打印技術(shù)，采用不同的打印工藝和材料，快速形成傳統(tǒng)工藝很難塑造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和造型，為塑造正裝、運(yùn)動(dòng)、時(shí)尚、休閑等不同風(fēng)格的鞋類(lèi)提供創(chuàng)新表現(xiàn)方式的參考［1］。

3D打印技術(shù)工藝多樣，根據(jù)打印方法和原理，主要分為激光式3D打印和噴墨式3D打印。激光式3D打印主要包括SLS（選擇性激光燒結(jié)技術(shù)）、SLM（選擇性激光溶化技術(shù)）、SLA（光固化工藝）、LOM（分層實(shí)體技術(shù)）。噴墨式3D打印主要包括FDM（熔融沉積技術(shù)）、3DP（噴墨粘粉技術(shù)）。各類(lèi)3D打印技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)明顯：SLA精度高，適合制作鞋飾，但打印材料較為均一；3DP和SLS可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜模型的制作，但表面精度低；全彩3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于精度高、打印材料多樣，適合精細(xì)打印，缺點(diǎn)在于成本較高，因與織物結(jié)合的牢固度問(wèn)題導(dǎo)致適用面料受限。

1.4 全彩3D打印技術(shù)在時(shí)尚運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中的應(yīng)用前景

全彩3D打印屬于SLA（光固化打印）的一種，傳統(tǒng)光固化打印技術(shù)通過(guò)激光照射固化光敏樹(shù)脂材料，可以制作五金配件、鞋飾、鞋跟等模型。但材料較為單一，全彩3D打印可以滿足多種材料的打印。目前，全彩3D打印技術(shù)的應(yīng)用多體現(xiàn)在鞋面裝飾設(shè)計(jì)上，雖然其在生產(chǎn)制作方面的應(yīng)用較少，但已有研究表明其制作的鞋徽標(biāo)組件具有簡(jiǎn)化工序、減少耗損的優(yōu)勢(shì)，證明其在生產(chǎn)制作方面的可行性。隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化，同時(shí)結(jié)合目前3D打印技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用方面的經(jīng)驗(yàn)，全彩3D打印技術(shù)將兼顧裝飾性和實(shí)用性，在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)方面有更多創(chuàng)新性應(yīng)用出現(xiàn)。

2 全彩3D打印技術(shù)在時(shí)尚運(yùn)動(dòng)鞋生產(chǎn)中的創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

2.1 適用織物基材篩選實(shí)驗(yàn)

一般情況下，幫面上通常使用紡織材料（包括棉、腈綸、丙綸、氨綸、無(wú)紡布、復(fù)合網(wǎng)布）、網(wǎng)眼布、皮革（天然皮革、人造皮草、PU、牛巴、超細(xì)纖維等）、合成材料、PVC、橡膠塑料等材料［2］。適用織物基材篩選實(shí)驗(yàn)，選擇常用的3類(lèi)運(yùn)動(dòng)鞋幫面材料——網(wǎng)布類(lèi)、革類(lèi)、紡織類(lèi)，共計(jì)24種測(cè)試樣，通過(guò)全彩3D打印技術(shù)將柱狀模型打印在測(cè)試樣上，并進(jìn)行剝離測(cè)試，若人為剝離過(guò)程中柱狀模型沒(méi)有脫落，則視為合格。

2.2 適用鞋眼片性能篩選實(shí)驗(yàn)

2.2.1 時(shí)尚運(yùn)動(dòng)鞋部件說(shuō)明

時(shí)尚運(yùn)動(dòng)鞋中的主要鞋部件有鞋眼片、前片、后片、側(cè)飾片。鞋眼片前后端分別位于口門(mén)位置和腳山位置，配合鞋帶使用，具有實(shí)用性。鞋眼片位于視覺(jué)中心點(diǎn)，大部分時(shí)尚運(yùn)動(dòng)鞋的裝飾集中在鞋眼片位置。裝飾方式包括鞋花配飾、鞋帶設(shè)計(jì)、DIY、鞋眼片的造型和色彩設(shè)計(jì)等。全彩3D打印技術(shù)在工藝生產(chǎn)方面的應(yīng)用較少，鞋眼片不僅具有裝飾功能，還具有實(shí)用功能，選擇鞋眼片作為測(cè)試部件，其結(jié)果更具有代表性和參考意義。

2.2.2 傳統(tǒng)鞋眼片制作工藝

根據(jù)工藝流程，將傳統(tǒng)鞋眼片制作工藝分為滴塑成型工藝、橡塑片/硅膠片、空壓工藝、熱壓工藝、射出工藝、熔斷工藝、熱切工藝。傳統(tǒng)鞋眼片的制作工藝都需要經(jīng)歷開(kāi)模環(huán)節(jié)，部分工藝需要針車(chē)固定，也有部分工藝可以直接將部件固定在底基材料上，如KPU射出工藝。

2.2.3 適用鞋眼片厚度實(shí)驗(yàn)

適用鞋眼片厚度實(shí)驗(yàn)選擇單孔鞋眼片，測(cè)試可回收材質(zhì)、硬樹(shù)脂2種打印原料的10種模型厚度，待測(cè)試厚度為0.1 mm～0.5 mm、0.7 mm、1 mm、2 mm、3 mm、4 mm，因?yàn)榧夹g(shù)特性要求，打印模型需要有垂直受力點(diǎn)，因此打印模型有上窄下寬和上下等寬兩種形態(tài)。共計(jì)26次實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

適用鞋眼片厚度實(shí)驗(yàn)的目的在于篩選出不同打印原料的適用鞋眼片厚度。通過(guò)測(cè)試可知數(shù)據(jù)，厚度為0.7 mm、1 mm、3 mm（上下等寬）、4 mm（上下等寬）、4 mm（上窄下寬）的可回收材質(zhì)的鞋眼片和厚度為2 mm（上下等寬）的硬樹(shù)脂材質(zhì)鞋眼片適合進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

2.2.4 確認(rèn)織物基材實(shí)驗(yàn)

確認(rèn)織物基材實(shí)驗(yàn)，將棉織網(wǎng)布、牛仔布、麂皮作為適用織物基材，測(cè)試可回收材質(zhì)、硬樹(shù)脂2種打印原料的5種模型厚度，共計(jì)36次實(shí)驗(yàn)測(cè)試。將單孔鞋眼片的3D打印模型通過(guò)全彩3D打印技術(shù)分別打印在適用織物上，并進(jìn)行韌性測(cè)試。若在人為對(duì)折實(shí)驗(yàn)中，單孔鞋眼片沒(méi)有發(fā)生斷裂，則視為合格。

確認(rèn)織物基材實(shí)驗(yàn)的目的在于確認(rèn)不同特性的適用織物的適用模型厚度。通過(guò)測(cè)試可知數(shù)據(jù)，棉織網(wǎng)布適合與厚度為0.7 mm、1 mm、3 mm（上下等寬）、4 mm（上下等寬）的可回收材質(zhì)的鞋眼片結(jié)合，牛仔布適合與4 mm（上下等寬）的可回收材質(zhì)的鞋眼片結(jié)合，麂皮適合與厚度為0.7 mm、3 mm的可回收材質(zhì)的鞋眼片、厚度為2 mm的硬樹(shù)脂的鞋眼片結(jié)合。

2.3 鞋眼孔拔出強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)

用通過(guò)確認(rèn)織物基材實(shí)驗(yàn)的鞋眼片進(jìn)行鞋眼孔拔出強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，共計(jì)9次實(shí)驗(yàn)測(cè)試。鞋眼孔拔出強(qiáng)度測(cè)試方法參考中華人民共和國(guó)化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T 4997-2016鞋眼拔出力試驗(yàn)方法B。

3 全彩3D打印技術(shù)在時(shí)尚運(yùn)動(dòng)鞋制作中的創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)論

3.1 適用織物基材篩選實(shí)驗(yàn)研究結(jié)論

適用織物基材篩選實(shí)驗(yàn)選取了常用的3類(lèi)運(yùn)動(dòng)鞋幫面材料，初步篩選出可以與全彩3D打印技術(shù)相結(jié)合的織物基材。

通過(guò)網(wǎng)布類(lèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)試可以得出結(jié)論：網(wǎng)孔過(guò)大會(huì)導(dǎo)致打印單元的受力面積過(guò)小，從而影響單元的穩(wěn)固性；網(wǎng)布層的牢固度也會(huì)影響打印單元的穩(wěn)固度。如果選擇網(wǎng)布作為織物進(jìn)行打印，則網(wǎng)布孔不易過(guò)大，表層要有紋路、不易脫落且具有一定的吸水性。在革類(lèi)測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試可以得出結(jié)論：粒面革表層光滑，光面革表層有油膜覆蓋，打印單元的牢固度低；絨面革表層無(wú)油膜覆蓋，但部分絨面革表層掉碎屑、易脫落，可能導(dǎo)致打印單元的牢固度受到影響。如果選擇革類(lèi)作為織物進(jìn)行打印，革類(lèi)表層不能有油膜覆蓋，表層要求有紋路、不易脫落且具有一定的吸水性。在紡織類(lèi)測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試可以得出結(jié)論：合成纖維面料色彩豐富，黑色或深色的合成纖維可能影響打印單元的牢固度；彈力布易發(fā)生形變，打印單元的牢固度會(huì)因此受到影響。如果選擇紡織類(lèi)作為織物進(jìn)行打印，需要注意選擇織物的顏色以及織物的抗撕拉強(qiáng)度。

綜上所述，雖然每類(lèi)織物特性都有一定的差異，但適用織物基材都需要滿足具有吸水性、表層具有粗糙度、表層具有牢固度這三點(diǎn)要求。

3.2 適用鞋眼片性能篩選實(shí)驗(yàn)研究結(jié)論

通過(guò)適用鞋眼片性能篩選實(shí)驗(yàn)測(cè)試得出結(jié)論：

按厚度劃分，3 mm～4 mm的厚度成功率較高，測(cè)試結(jié)果較為穩(wěn)定；按硬度劃分，可回收材質(zhì)質(zhì)軟，韌性好，相較于硬樹(shù)脂，成功率較高，測(cè)試結(jié)果較為穩(wěn)定。在確認(rèn)織物基材實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，麂皮成功率最高，可結(jié)合的模型厚度較多，棉織網(wǎng)布和牛仔布次之。按織物特性劃分，吸水性較好的織物，如棉織網(wǎng)布和牛仔布，打印模型厚度不宜過(guò)薄，過(guò)薄會(huì)導(dǎo)致打印單元表面不平整或難以成型、打印模型韌性變差等問(wèn)題。

3.3 鞋眼片拔出強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在棉網(wǎng)織布、麂皮、牛仔布3種織物基材測(cè)試鞋眼片拔出強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，棉織網(wǎng)布的鞋眼拔出強(qiáng)度最高，麂皮的鞋眼拔出強(qiáng)度最低。若想提升鞋眼孔的拔出強(qiáng)度，可以選擇抗撕拉強(qiáng)度高的織物，或?qū)⑦m用織物與抗撕拉強(qiáng)度高的織物結(jié)合使用。

4 全彩3D打印技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前，時(shí)尚個(gè)性化已成為年輕消費(fèi)者的普遍追求。休閑時(shí)尚化已成為人們追求的生活方式，功能時(shí)尚化將高科技融入人們的日常生活［3］。近年來(lái)，新技術(shù)和新材料的逐漸成熟打破了傳統(tǒng)制鞋模式，眾多運(yùn)動(dòng)裝備品牌嘗試運(yùn)用新技術(shù)為產(chǎn)品注入活力和創(chuàng)造力［4］，運(yùn)用高科技材料賦予鞋靴全新的功能與理念［5］。全彩3D打印技術(shù)解決了傳統(tǒng)打印技術(shù)色彩單一、材料均一的問(wèn)題，可以滿足打印色彩和材料的多樣性需求。

目前，傳統(tǒng)鞋眼片制作工藝都需要經(jīng)過(guò)開(kāi)模環(huán)節(jié)才能制成鞋眼片，部分制作工藝，如射出工藝，雖然可以直接將部件固定在底基材料上，但仍需要針車(chē)進(jìn)行固定。選擇用全彩3D打印技術(shù)打印鞋眼片，是希望以其能夠直接將模型打印在面料上的技術(shù)特性，達(dá)到簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝流程的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

分析可知，全彩3D打印技術(shù)為設(shè)計(jì)制作提供了更多的可能，在制鞋工藝中的應(yīng)用有很大的發(fā)展空間，將逐步成為推動(dòng)行業(yè)創(chuàng)新的重要力量。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 劉科江. 3D打印技術(shù)在鞋類(lèi)設(shè)計(jì)與制作中的應(yīng)用及趨勢(shì)研究［J］.皮革科學(xué)與工程，2021，31（4）：74-78.

［2］ 楊九瑞.運(yùn)動(dòng)鞋幫面材料選擇與運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)研究［J］.西部皮革，2023，45（17）：27-29.

［3］ 袁燕，周莉英.論運(yùn)動(dòng)鞋的時(shí)尚創(chuàng)意化設(shè)計(jì)［J］.商場(chǎng)現(xiàn)代化，2010（4）：39.

［4］ 景梓軻，田野.應(yīng)用生物力學(xué)的運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)探析［J］.中國(guó)皮革，2024，53（9）：72-77，81.

［5］ 李運(yùn)河.鞋文化、鞋藝術(shù)與鞋設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)皮革，2005（10）：127-131.

基金項(xiàng)目：本論文為2024年度北京服裝學(xué)院研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目“光固化3D打印技術(shù)在鞋靴設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新應(yīng)用”研究成果，項(xiàng)目編號(hào)：NHFZ20240157

作者簡(jiǎn)介：王茹琰 （1999—） ，女，研究方向：鞋靴創(chuàng)意設(shè)計(jì)；李雪梅 （1970—） ，女，教授，研究方向：箱包鞋品服飾品創(chuàng)意設(shè)計(jì)。