近日，美國(guó)Philadelphia大學(xué)的兩位工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生在其碩士研究項(xiàng)目中選擇使用3D打印和3D掃描為消費(fèi)者創(chuàng)造出量身定制的鞋子，以預(yù)防足部健康問(wèn)題。他們的研究論文題目為《FOOTPRINT：3D打印自定義算法的鞋子（FOOTPRINT: 3D Printed Custom Algorithmic Footwear）》，他們的目標(biāo)是結(jié)合3D打印、3D掃描、算法模型開(kāi)發(fā)以及先進(jìn)的紡織技術(shù)，制造出最前沿的鞋子。

 

Matt Flail和Tim Ganter介紹說(shuō)，他們?cè)谶x擇論文題目時(shí)注意到，人們?cè)谛拥闹圃?、使用方面有很多的?wèn)題，甚至包括那些最先進(jìn)的鞋子。現(xiàn)實(shí)情況是，即使是市場(chǎng)上最好的鞋也往往是為大眾用戶設(shè)計(jì)的，而不是針對(duì)某一個(gè)特定的用戶。由于世界上沒(méi)有兩只腳是完全一樣的，甚至包括我們自己的兩只腳都不相同，所以當(dāng)前所用的標(biāo)準(zhǔn)尺寸加工系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后了。鞋子和足部健康是現(xiàn)代生活的一個(gè)重要組成部分，即使是市場(chǎng)上最好的鞋如果不是真正合腳的話也會(huì)對(duì)穿用者的身體造成不利影響，比如可能會(huì)導(dǎo)致或加劇腳踝、膝蓋、臀部和背部關(guān)節(jié)和肌肉方面的問(wèn)題。

 

“還有一個(gè)問(wèn)題是，當(dāng)代鞋子的制造工藝在過(guò)去幾十年里沒(méi)有任何改變。每款鞋子在制造過(guò)程中都需要使用昂貴的模具和工具裝備，整個(gè)鞋子上使用的所有不同材料都需要相應(yīng)的模具。此外，大量的材料在制造過(guò)程中被浪費(fèi)，從泡沫制成的成型件直到用于鞋面的模切材料。全世界每年大約生產(chǎn)200億雙鞋，這中間有大約3億雙被丟棄，而這還不包括來(lái)自工廠本身的浪費(fèi)。另外，EVA——最常見(jiàn)的鞋底夾層泡沫——可以在填埋場(chǎng)存在1000年而不會(huì)分解，而且不能回收利用。”這兩位碩士研究生介紹說(shuō)。

 

Matt Flail和Tim Ganter的論文主旨是重新構(gòu)想和設(shè)計(jì)鞋子從上到下的制造方式，不僅要改變尺寸加工的方式，而且包括制造和材料的使用方法。他們研究了市場(chǎng)上的一些高質(zhì)量運(yùn)動(dòng)鞋，包括耐克Flyknit和阿迪達(dá)斯Primeknit系列。他們還咨詢了一些足病醫(yī)生和鞋類專家，以確定正確運(yùn)動(dòng)鞋的最有效方法。

“我們?cè)L問(wèn)了一些足科醫(yī)生，以了解對(duì)于不同的腳型如何提供最好的支撐、他們眼中最合腳的鞋子是什么、足部矯形存在什么問(wèn)題等。”他們解釋說(shuō)，“我們獲得的最大收獲是，目前的足部矯形器與鞋子的匹配存在巨大的問(wèn)題。你可以有一個(gè)合腳、并能夠在平地上提供正確支撐的矯形器，但是如果它不能與運(yùn)動(dòng)鞋正確匹配的話帶給你的傷害反而會(huì)更大。”

基于以上研究結(jié)果兩位研究生決定利用攝影測(cè)量軟件和結(jié)構(gòu)光掃描對(duì)特定用戶的足部進(jìn)行3D掃描，從而創(chuàng)建出詳細(xì)的3D模型。

 

他們認(rèn)為在對(duì)在他們的設(shè)計(jì)過(guò)程中有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是首先要考慮的，第一個(gè)是減少制造中的材料浪費(fèi)，并消除昂貴的模具和工裝；其次是能夠根據(jù)用戶足部的精確形狀、尺寸和支撐需求進(jìn)行量身定制；最后他們希望減少或者完全消除現(xiàn)代制造方式造成的過(guò)渡浪費(fèi)。

在開(kāi)發(fā)FOOTPRINT的過(guò)程中，F(xiàn)lail和Ganter測(cè)試了多種材料和3D打印技術(shù)，最終認(rèn)定了選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)能夠達(dá)到他們的研究項(xiàng)目所要求的最好結(jié)果，他們使用基于DuraForm Flex 3D打印材料的尼龍粉末來(lái)打印鞋墊和WHOLEGARMENT全成型編織工藝來(lái)制造特定尺寸的鞋面。