广州：超柔性材料3D打印技术，低成本定制高性能生物力学鞋垫

消费级应用方向...



2018年11月9日，南极熊了解到，广州华南理工大学有一个创客团队，研发了超柔性材料3D打印技术：可根据使用者的个体生物力学特征，使用超低硬度（支持低至邵氏硬度70A）的柔性材料，基于FDM技术，个性化3D打印定制鞋垫。传统鞋垫工厂的老板看了之后，也瞬间眼前一亮。也许这是最接地气的3D打印消费级应用之一。



其优势包括：

• 降低了低硬度材料3D打印的成本，包括设备成本和耗材成本；
• 大幅度拓宽材料的选择范围，支持TPU、TPE、TPEE、TPA；
• 基于FDM技术打印的特点，自形成气囊。

前不久媒体报道一个“天价鞋垫”的事件：国内某医院康复诊疗中心将一双生物力学定制鞋垫卖到了2650元的价格。我们不评价该医院的定价策略，我们且回归到此事件的核心产品，其涉及两大关注点：

• 生物力学定制鞋垫是什么；
• 价格是否可以降低。

许多人很好奇，何为生物力学定制鞋垫，它区别于普通鞋垫的要点是什么，它的核心作用是什么。回答这些问题之前，我们先来看看关于足部健康的一些研究，美国足部医学会的研究报告显示：一个正常人每天平均大约行走8000步，人一生所走的距离约为地球周长的2.5倍以上，而在步行时足部所承受的地面反作用力达到1.5倍体重，跑步时更达到3~4倍体重。而人每步行1公里，一只脚要承受600~700次的重力冲击，若是剧烈运动，冲击力就更大。

鞋如果没有良好的减震和防护系统来应对这种冲击力的话，不仅使双脚感到疲惫不堪，还会对膝关节、腰、背甚至大脑造成冲击伤害，因此鞋的减震和防护系统对足部健康管理很重要。而因为每个人的脚型并不相同，甚至每个人的左右脚也并非完成对称，步态也不同，在步行或其他运动时足底各部分所受到压力的分布自然也不同，因此对个体的足部健康进行管理应该从个体足部的生物力学特征出发设计鞋的减震和防护系统。

生物力学定制鞋垫正是根据每个人足部的生物力学特征包括足底压力分布、跟轴线偏移、步态等而进行的个性化定制鞋垫，其作用是完全贴合个体情况进行减震和防护系统设计从而达到足部健康管理目的。



您可能还看过以下报道：NBA巨星勒布朗·詹姆斯每次给球迷送鞋，都会先把鞋垫抽出来。是否勒布朗·詹姆斯太小气？不，其实是他的鞋垫是针对他本人的生物力学特征而定制的，别人也不适用。

实际上，大多数职业运动员均使用生物力学定制鞋垫，此鞋垫对足部保护作用显而易见，而且有助于延长运动寿命。但是，基于传统的制作工艺，个性化定制生产需要经过开模制造或机加工等一系列复杂的生产工序，而由于个体的唯一性，相关工艺费用无法平摊，遵循传统制造工艺生物力学定制鞋垫的成本显然是较高的。

如“天价鞋垫”事件所对应的2650元的价格，对于普通消费者而言确实偏高。那么，是否有办法在满足消费者个性化的足部健康管理需求的同时降低价格呢？

有！南极熊了解到，毕业于华南理工大学的创客团队，以余金文为创始人的技术队伍，开发了超低硬度柔性材料FDM 3D打印技术，利用该技术来制作个性化生物力学定制鞋垫：

• 不需要经过开模工序，从而可大幅度降低个性化生物力学定制鞋垫的制作成本；
• 基于FDM打印技术选材范围广的特点，可选择高性能的弹性体材料，提高定制鞋垫的回弹性和耐用性。

该技术为目前已知的最适用于柔性材料的FDM打印技术，拥有自主知识产权。下面，让我们来看看其特点：







超低硬度柔性材料FDM打印技术可应用于生物力学定制鞋垫/鞋底：





能为生物力学定制鞋垫/鞋底客户提供什么？





也许，未来定制鞋制造方式会是这样：

• 静态扫描，获得脚型轮廓数据及静态足底压力分布；
• 步态扫描，获得动态足底压力分布；
• 定制酷炫的中底；
• 定制适合个体的鞋垫；
• 定制个性化鞋面；
• 整鞋。

目前，已完成原型机验证，第一代样机，邵氏硬度70A、75A、80A柔性材料（TPU热塑性弹性体材料）的FDM 打印样件，并完成初步的专利布局。




此项目的创始人余金文告诉南极熊，“生物力学定制鞋垫，有了超柔性材料FDM 3D打印技术，将变得不再昂贵，让更多人群受惠。目前我们正在寻找天使投资，同时也需要鞋业非鞋业的应用合作伙伴、材料和设备OEM合作伙伴”。

也许，除了以Adidas的3D打印鞋引领鞋业制造潮流之外，3D打印定制鞋垫也会欣起一个趋势。

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