隨著帶有3D打印鞋中底的運動鞋在消費市場上打開局面，其中的關鍵技術-基于彈性塑料材料的3D打印晶格結構（3D打印點陣結構）作為替代傳統泡沫塑料的新一代緩沖、防護材料，引起了制造業的關注。

在生活中，運動鞋、矯形鞋墊、防護頭盔、汽車座椅、耳機等眾多產品中都不乏泡沫塑料的應用。那么，3D打印點陣晶格結構是否也可以用在更廣泛的領域？運動、防護類零件/從產品制造商，怎樣運用3D打印技術，實現產品性能升級？

國際著名塑料零部件制造商裕克施樂（OECHSLER）在點陣晶格結構3D打印領域已積累了大量生產案例，在塑料3D打印零件生產領域建立了從產品設計開發到量產的增材制造全價值鏈增值服務。本期3D科學谷與谷友通過位于中國太倉的裕克施樂3D打印點陣晶格結構生產案例，來共同領略關于大批量生產背后的精益之道。

“擾亂”泡沫塑料的3D打印點陣結構

消費級的泡沫塑料用途廣泛… …

工業級應用方面，用反應注射成型制得的玻璃纖維增強聚氨酯泡沫塑料，已用作飛機、汽車、計算機等的結構部件；而用空心玻璃微珠填充聚苯并咪唑制得的泡沫塑料，質輕而耐高溫，已用于航天器中。[2]

在部分領域，3D打印晶格結構已開始替代傳統泡沫塑料。

面向增材制造的點陣晶格設計?裕克施樂

以消費領域的體育用品為例，足球防護墊、運動鞋中底都是傳統EVA泡沫材料的應用場景，這一材料具有緩沖和能量回饋作用。其中運動鞋中底最常用的泡沫是稱為EVA（乙烯醋酸乙烯酯）的閉孔泡沫。[3]

長期以來，EVA泡沫被用作鞋中底的制造材料。那么，在什么情況下，制造商能夠將目光轉向3D打印晶格結構呢？

仍以運動鞋中底制造為例。揭開3D打印晶格結構的“面紗”，引起運動鞋制造企業重視的重要原因是，3D打印應用能夠使他們擺脫傳統鞋中底制造方式的局限性，提供復雜的高性能整體設計。

使用傳統工藝，制造商通常需要組裝多個零件才能在單個中底中創建不同的性能區域，而使用3D打印技術則能夠在同一塑料零件中以數字化的方式制造具有不同功能區的鞋底。在3D打印鞋中底中，起到關鍵作用的是3D打印晶格結構。

更廣泛的應用成為可能！

這意味著，設計師通過調整單個胞元尺寸、桿徑和胞元形狀，將可能實現產品更高的設計美感和力學性能。結合3D打印在制造復雜結構方面的能力，設計師能夠更加能夠專注于產品本身，這為3D打印晶格結構的應用打開了更大的空間。

接下來，我們通過裕克施樂已進行批量生產的案例，來看一看3D打印晶格結構怎樣與產品結合，為產品設計創新以及性能提升帶來哪些可能性。

從運動鞋中底切入到3D打印精益制造全價值鏈

裕克施樂是面向大批量生產的高附加值產品的精益化制造解決方案提供商，在競爭中擁有獨特的市場定位，裕克施樂還擁有代表最新技術水平的測量技術，極高水準的質量和環境管理。在中國，裕克施樂在太倉為汽車、醫療、工業和鞋類板塊生產高質量的產品。

l運動鞋中底

裕克施樂生產的高性能運動鞋中底?裕克施樂

裕克施樂有針對性的細化客戶需求，利用晶格設計擁有的獨特設計靈活性，達到客戶產品所需的功能，性能等要求。晶格設計往往擁有復雜的幾何結構，而制造復雜的結構恰好是增材制造技術在工業制造中的競爭優勢之一，可以說晶格設計與增材制造的絕妙組合將能給客戶的產品帶來獨特的創新性。

對于量產3D打印產品而言，保持質量一致性至關重要。裕克施樂通過嚴格的生產環境控制，選擇合適的打印技術和優化的后處理工藝來實現打印量產質量的一致性。

裕克施樂整個生產車間，包括原材料存儲倉庫通過獨立的控制系統實現溫度濕度的穩定控制，配合不同區域點位的實施監控形成閉環管控，保證了整個打印生產過程環境的穩定性。

對于某些需要二次固化的3D打印產品而言，產品的后處理好壞，除了會直接影響外觀表現外，更是會直接決定最終產品力學功能特性。裕克施樂在后處理工藝研發方面的能力與豐富經驗，為量產產品的質量一致性提供有效保證。

l防護頭盔

裕克施樂生產的高性能橄欖球頭盔護墊?裕克施樂

極強沖擊力的美式橄欖球頭盔護墊，設計師通過運動員對保護頭盔的性能要求，選擇合適的晶格形狀，通過精細調整每個支撐桿徑的厚度來調整晶格結構的硬度，對十幾萬個獨立的晶格支撐結構進行特別調整，最終實現了晶格結構中內部的阻尼支柱與運動員在運動中所經歷的沖擊方向相對來吸收和分散能量。

高性能橄欖球頭盔護墊細節圖? Carbon

此外，該頭盔襯墊除了提供卓越的保護性能，還能給運動員帶來卓越的透氣性和出色的貼合度。

l防護面罩防護區域

在抗擊新冠疫情的過程中，醫護人員在長時間佩戴防護面罩后會感到不適。

裕克施樂生產的3D打印防護面罩?裕克施樂

l汽車座椅

3D打印晶格結構在舒適性方面所帶來的新體驗，引起了高端汽車制造商的興趣，這種面向增材制造的先進設計被集成在了汽車座椅中。

裕克施樂生產的汽車座椅3D打印中間層材料（右）?裕克施樂

裕克施樂生產的3D打印晶格結構，可作為座椅的中間層材料，這里也是座椅的舒適層。在座椅的不同區域，3D打印晶格胞元的設計有所不同，晶格設計的多樣性，使得座椅的不同區域具有不同的功能與性能。

座椅舒適層的應用，很好的體現了3D打印晶格結構的性能所具有的高設計靈活性。

重塑產品的精益之道！

3D打印晶格結構為以往受到泡沫塑料工藝限制而無法實現的設計，帶來突破的可能性。裕克施樂建立的增材制造全價值鏈增值服務體系，為面向增材制造的先進設計提供了轉化為現實產品的大批量精益制造交付能力。