3D打印鞋模制造的演進之路:從SLA的舊法新诠到SLM的一步到位

3D打印資源庫 2024-03-18 13:42:59

導讀:3D打印技術不僅爲制鞋行業帶來了強有力的技術支持,還在造型設計、結構創新和圖案設計等方面爲設計師提供了全新的靈感來源。這項技術徹底改變了傳統的制鞋工業模式,促進了制鞋行業朝著定制化、智能化、柔性化和規模化生産的方向發展。

作爲傳統加工行業的一部分,鞋模的制造工序包括設計、制作木模、鑄造、模具制造、咬花、噴砂等複雜步驟。與此同時,鑒于鞋類産品更新換代的速度日益加快,消費者對于多樣化和個性化産品的需求持續增長,鞋類産品必須不斷推出新産品和新設計,以在激烈的市場競爭中保持吸引力。爲此,越來越多的鞋企開始采用3D打印技術來制作鞋模,通過這種智能制造工藝推進企業的智能化升級。接下來,我們以鞋模咬花工藝爲例,一起探索3D打印在鞋模制造中的進化曆程。

傳統的制造方式

傳統的鞋模咬花工藝步驟:首先,根據需要使用計算機輔助設計(CAD)軟件完成對鞋底紋理或圖案的3D模型設計,隨後通過使用數控機床(CNC)加工出木質的母模。接著,使用該木質原型模注入硅膠以制作硅膠膜,再通過該硅膠模注入石膏,以此制作出石膏模。

在石膏模制作完成後,進一步注入鋁或其他金屬進行鑄造,制作出金屬模。此時的金屬模尚未具備咬花特征,因此需要通過化學蝕刻等方法來添加咬花細節,以完成咬花金屬模的制造。爲了確保鞋模表面光滑,往往還需要抛光與清理。最後,爲了提高鞋模的耐用性和減少磨損,往往還可能會進行陽極氧化處理或噴塗保護層。這一工藝流程環節多、步驟複雜,涉及多次翻模和倒模,不僅制模周期長,還因爲化學蝕刻步驟導致較大的環境汙染,這不符合當前降低成本、提高效率和綠色環保生産的理念。

3D打印革新之路

立體光固化(SLA)和激光選區熔化(SLM)兩種3D打印技術在鞋模生産領域的應用已被證實是可行的,並已經得到廣泛推廣。這兩種工藝徹底改變了傳統的産品設計、模具制作、模具驗證、套模分碼制作及生産制作的複雜流程,極大地縮短了研發和生産周期。更爲重要的是,3D打印工藝有效避免了在傳統制鞋過程中常見的噪聲汙染、廢水廢料排放汙染和化學制劑汙染等環境問題,實現了真正意義上的綠色環保制鞋。舊法新诠 - SLA替代CNC加工木模相較于傳統工藝,當前很多鞋廠采用SLA工藝主要用于取代傳統的機械加工木模原型制作步驟。通過3D打印技術,可以靈活地批量生産這些原型模,從而降低成本並提升生産效率。

同時,隨著數字化咬花功能的不斷強大,使得直接打印出帶有咬花特征的母模成爲可能。這也意味著對環境有害的化學蝕刻制作咬花特征的關鍵步驟,可以被省略。雖然目前這一工藝還處于鞋廠的探索性應用階段,但可以預見,它將成爲鞋模制造領域發展的重要趨勢。一步到位 - 無需倒模,SLM直接打印相比于SLA工藝的部分簡化,引入SLM工藝則是對整個制模生産過程的根本性革新。該工藝能夠實現金屬材料帶有咬花特征的精密成型加工,不需要反複的倒模,也不再需要通過酸腐蝕的方法將凹凸的紋理刻蝕在金屬模具上。

通過在計算機建模階段先設計出鞋模的數字模型,再通過紋理貼圖形成帶有咬花特征的3D打印鞋模,然後直接進行打印制作,加之必要的後處理,從而極大地簡化了傳統的制模工藝,縮短了制模周期,避免了化學蝕刻步驟,使制模過程更加綠色環保。

真實案例分享

最後,以金石三維爲例,我們可以具體了解3D打印在鞋模制作中的不同解決方案。SLA光固化3D打印鞋模解決方案

金石三維光固化3D打印機SLA-600

在SLA光固化領域,主要有翻砂鞋模、看板鞋模、軟料鞋模和生産模具四大應用,匹配快速3D鞋模繪圖軟件和3D水密檔,以及後段處理工藝,形成完整的穿透性解決方案。

圖1翻砂鞋模

(1) 翻砂鞋模:使用增材制造鞋模可有效取代CNC雕刻的木模,進行翻砂鑄造,做出的模具具有更精細的紋理和圖案。

圖2看板鞋模

(2) 看板鞋模:利用SLA工藝實現360°無死角打印,制作的鞋模紋路清晰,棱角尖銳,耗材少、耗時短。確認樣板後,一次成型,無需再做修改,可快速確認外觀和結構,檢驗設計成果。

圖3軟料鞋模

(3) 軟料鞋模:用來試穿,檢驗功能性及合理性。

圖4生産模具

(4) 生産模具:增材制造生産模具,跳過了翻砂鑄造的過程,直接用于成品鞋底生産。可用于塑膠射出,PU和冷壓鞋墊模,暫不適合熱壓橡膠,模壓EVA和射出EVA,一般可生産100雙的部件。SLM金屬3D打印鞋模解決方案

金石三維金屬3D打印機SLM-450E

使用金屬3D打印機制作的鞋模,可以有效簡化傳統鞋模制作中的木模、鑄造和咬花等複雜工序。這種制作方式不僅能使成型件表面光潔、咬花紋理清晰,而且還能大幅降低加工成本。相比于傳統的制模工藝,交貨周期可以縮短一半以上。

以金石鞋模行業專用的金屬3D打印機制作的帶咬花特征鞋模爲例,該模型的成型體積爲654.0立方厘米,成型高度爲48.8毫米,采用的加工材料爲316L不鏽鋼,完成打印工作耗時45小時。成型件的表面光潔度高,咬花紋理清晰可見,尺寸精度高達0.05毫米,花紋精度更是達到了0.01毫米,充分展現了金屬3D打印在精確度和效率上的優勢。綜上所述,3D打印技術正在以其獨特的優勢,重新定義鞋模制造業的未來。它不僅提高了制造效率,縮短了産品開發周期,還推動了設計創新,使得個性化和定制化生産成爲可能。

SLM金屬打印鞋模樣件

目前,已有企業建立了3D打印的生産線,實現了批量化和定制化生産。這些生産線能夠生産各種類型的鞋類産品,如運動鞋、高跟鞋、休閑鞋等,有效地將這類模具或模具零件的綜合成本控制在市場可接受的範圍內。

SLA樹脂打印鞋模樣件

隨著3D打印技術的不斷進步和成本的進一步降低,其在鞋模制造領域的應用將會更加廣泛,未來可期。對于想要在競爭激烈的市場中脫穎而出的鞋業品牌和制造商來說,擁抱3D打印技術,無疑是走向成功的關鍵一步。

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