上个月，Nike发布了全新的跑鞋，首次将3D打印技术运用到鞋面中；近几日，匹克采用3D打印一体成型的概念产品在中国设计智造大奖中获得“设计先临”专项奖；此外，阿迪达斯此前发布的3D打印鞋“Futurecraft 4D”在淘宝上已经被炒至近万元的天价，不少人愿意“吃土”几月换取将它踩在脚下的幸福感。这一系列现象证明了3D打印运动鞋的火热程度。运动鞋产品发展演进至今，人们在选购之时已经不仅是为了单纯的舒适感或设计感，他们对于科技感的青睐正在大幅提升。实际上，3D打印技术也已经成为近几年运动品牌新的竞争点。

　　3D打印技术的应用已经十分广泛，建筑、雕塑或是医疗设备中都曾出现过它的身影。不过，但在运动产品的制造方面还略显稚嫩，但行业内对于它的前景大多都表达出乐观态度，认为这是能够为制造业带来颠覆性革命的一项技术，不仅带来生产方式上改变，同时也会涉及到销售模式等多方面的突破。因此在运动产品这个追求时尚、个性与创新的领域，各大运动品牌积极在此布局也不足为奇。除了上述的几个品牌，锐步、安德玛和New Balance等知名品牌都曾推出过3D打印鞋款。

　　▼各大运动品牌都在积极布局3D打印运动鞋

　　一位业内人士对体育大生意表示，虽然3D打印运动鞋愈发火热，但归根结底这仍处在初级阶段，还在经历从概念产品向实际应用转化的实践过程。由于发展时间较短，技术成熟度尚在摸索，因此，3D打印运动鞋在现阶段的有着明显的特点。其中之一便是成本问题，受限于打印材料和技术因素，目前3D打印运动鞋的成本较为昂贵，从这一角度来看，现阶段没有品牌大规模量产3D打印运动鞋也是可以理解的问题。大多数品牌目前上市的3D打印运动鞋货量仍在几十双或几百双的量级。

　　当然，3D打印运动鞋也拥有不少的核心优势。目前各个品牌生产的3D打印运动鞋产品大多都是将这一技术放在中底位置，其外形采用的则是多孔镂空结构，这有助于鞋身的轻量化和透气性设计，适用于跑步等运动，此外目前的一些测评也指出3D打印运动鞋拥有不输传统技术的缓震效果，从这两点来看，3D打印运动鞋的性能是得到肯定的。此外，由于球鞋本身的科技感和设计感，以及明星穿着的带动效应，像阿迪达斯推出的Futurecraft 4D鞋款已经被不少潮人认作是符合当前潮流文化的作品，球鞋玩家会不惜重金购买，将其收藏。

　　▼一些3D打印运动鞋已经成为潮流产品

　　不过，在大多数眼中，3D打印运动鞋最大的优势其实在于未来前景。正是看重这一因素，运动品牌才纷纷在此押宝。具体而言，客制化是未来3D打印运动鞋的最大卖点，这能够基于用户的个性化选择来做出专属定制。匹克北京设计研发中心总监崔亚光在接受体育大生意时抛出了一个贴切的形容：“过去是人找鞋，我们所穿的运动鞋都是工厂生产，出自统一的模型，统一的材料，消费者只能选择尺码的大小，实际上是人来适应鞋子。而3D打印技术出现后，我们能真正实现鞋找人。”

　　“在以往经验中，我们发现，即便是按照运动员脚型来定制运动鞋，但受到传统生产工艺的影响，工厂生产出的鞋子依然无法充分满足运动员的运动需求，他们往往还会画上几百美金来定制专属的鞋垫。现在的3D打印技术最大的优势就在于完全个性化定制，可以针对任何人来定制产品。”崔亚光介绍道。

　　▼3D打印运动鞋最大的优势就在于完全个性化定制

　　实际上，3D打印技术的应用是对于运动鞋制造的一次技术革新，相对于传统的研发过程，3D打印技术打破了模具对于鞋底的形状和性能的限制，使球鞋定制变得更加精准，根据脚型来做出补偿。对于运动员来说，这样的技术能够真切地降低运动过程中受伤的概率，使足部处于最为舒服的位置。甚至3D打印运动鞋能够对于一些足部有疾病的用户起到矫正、帮助康复的作用。

　　并且，从定制化的角度来看，3D打印技术实际上是降低成本的。我们知道传统球鞋制作工艺需要开模具，一个模具的价格高达几万元，这对于普通人来说是过于昂贵的，但3D打印技术的成本是低于模具价格的，与此同时，3D打印技术还缩短了产品的制造时间，减少时间成本，便于用户快速得到专属产品。

　　此外，3D打印运动鞋未来的推广销售其实也时下盛行的新零售概念十分贴合。“消费者要体验产品，体验制造过程。3D打印运动鞋能够让消费者感受到数据采集到制作的过程，这是传统产品不具备的。”崔亚光告诉我们。

　　▼匹克采用3D打印一体成型的概念产品获奖

　　目前，匹克、李宁等国产品牌也纷纷投入到3D打印运动鞋的研发之中，试图从中找到品牌营销和产品的亮点。其中匹克算是跑在前面的品牌，已经发售了两个版本的产品，据了解，这些产品已经在马拉松等跑步运动中得到测试，用户跑下全马是没有问题的。在近日举办的中国设计智造大奖中，匹克采用3D打印一体成型的概念产品也获得“设计先临”专项奖。

　　一位业内人士告诉体育大生意，在3D打印运动鞋方面，国内品牌目前与国外历史悠久的品牌差距并不大，甚至可以说是站在同一起跑线上，这让国货看到了反超国际品牌的机会。在这样的情况下，国产品牌与国际品牌之间比拼的则是性价比和服务体系的构建。目前国内产品的定价低于国际品牌，而产品的性能并不输于国外品牌产品，甚至各有优势。同时，围绕产品搭建的服务体系也必不可少，如何让消费者更容易体验到这项技术，如何通过便捷的渠道采集脚型数据也是品牌们需要设计规划的问题。

　　当前，量产是3D打印运动鞋需要面对的现实问题，这还需要一定的时间来打磨产品。据了解，像阿迪达斯和匹克都计划量产其产品，虽然这无法企及传统工艺下运动鞋的体量，但随着更多产品的上市，3D打印运动鞋将不再是品牌的营销噱头，而是成为消费者未来重要的选择。当然，这还有一定的路要走。

德国研究机构BAM（联邦材料研究与测试部）第一次成功地在零重力条件下3D打印金属工具。去年，BAM曾进行了早期的测试，在太空船上使用陶瓷3D打印，利用真空系统将粉末床固定在一起。而现在更进一步，改进的增材制造工艺已能在零重力条件下生产金属工具，这是迄今为止取得的最先进的结构。

（来源：BAM）

　　BAM陶瓷加工和生物材料部门的项目经理兼主管JensGünster表示：“我们在3月份的最新抛物线飞行活动中，首次采用全新技术在零重力下打印扳手。”

　　在零重力下3D打印扳手指明了在太空探索任务中增加实施3D打印技术的方向。在太空中使用3D打印技术对于保持太空旅行成本下降特别有用，因为航天器携带的任何备用设备意味着额外的重量和更多的燃料以使飞行器进入轨道。相对便宜的3D打印机和材料也可以用于按需生产必要的备件。

（来源：DLR）

　　人们曾经无数次设想过，当太空旅行和3D打印更加先进时，出现更多激动人心的可能性，例如将自动3D打印系统与将月球或火星表面材料转换为3D打印材料的技术相结合，可以在火星或月球上建立可居住的殖民地，而无需任何人为干预，为宇航员的最终到来做好准备。

　　3D打印技术已经在国际空间站上使用，以创造许多不同的功能组件，但宇航员尚未能够用金属进行3D打印。到目前为止，太空3D打印一直局限于使用挤出热塑性塑料或聚合物的FDM 3D打印机。由于使用粉末，在零重力下使用金属3D打印更具挑战性。

　　由于金属的添加制造工艺使用由激光选择性地熔化或熔化的粉末床，所以需要一种方法来稳定这种在零重力条件下的粉末床。不仅没有重力使得难以将粉末床的颗粒保持在一起，金属粉末也可能是易燃的或爆炸性的。

　　BAM研究小组开发的方法利用了保护气圈。工艺气体（在这种情况下是氮气）通过专用泵输送粉末层，该氮气氛足以稳定粉末床。

（来源：BAM）

　　该技术先前在两次抛物线飞行活动中进行了测试，这些活动是与克劳斯塔尔理工大学和德国航空航天中心（DLR）位于布伦瑞克的复合结构和自适应系统研究所合作开展的。该系统将在今年的汉诺威工业博览会上进行展示。

　　团队在李涤尘教授带领下，聚焦高性能聚合物增材制造工艺和装备研发这一增材制造领域的热点和难点，创造性地提出了面向高性能聚合物的控性能冷沉积增材制造技术，在国际知名期刊发表了多篇SCI论文，获得多项发明专利。团队瞄准实际应用需求，于2017年4月与唐都医院共同完成了世界首例3D打印PEEK肋骨临床应用。截至目前，已经完成3D打印PEEK临床应用十余例，获得行业的广泛关注。

  可能大家不是很了解3D打印超材料，这些超材料具有专门设计的结构，使其能够利用光波或声波，以及其他应用。最近，《Advanced Materials》刊物上发表了一篇研究论文，位于洛杉矶的USC Viterbi的研究小组最近开创了一种控制声音的新方法。这一最新的突破是独特的，因为可以远程使用磁场来打开或关闭超材料的声学特性。

　 该项目由USC Viterbi助理教授王启明和博士领导。学生余坤浩，麻省理工学院教授Nicholas Fang和密苏里大学教授黄国良教授参与。

  因其独特的晶格结构，该团队使用3D打印技术创建了能够阻挡声波和机械振动的特殊超材料。而且，结构中铁颗粒的存在意味着可以使用磁场使其变形，然后改变其性质。通过这种方式，3D打印的超材料可以从主动状态远程切换到被动状态。

　　“当你制作一个结构时，几何体不能改变，这意味着该属性是固定的。我们的想法是可以设计一些非常灵活的东西，这样就可以使用外部控制来改变它。”民用和环境工程助理王启明教授说。“您可以施加外部磁力来使结构变形并改变其内部的结构和几何形状。一旦你改变了架构，改变了属性，我们就实现了这种在状态之间的自由切换。而使用磁场，开关是可逆的并且非常快速。”

　　超材料的声学特性使其能够阻挡特定频率的声波以及机械振动。这对于许多应用很有用，包括噪声消除、振动控制和声波隐形，甚至隐藏声波。

　　这些3D打印声学超材料结构的独特性赋予了它们负密度和负模量的特性。对于日常材料，这些属性都是正面的。如果一个物体具有正模量，当你将它推开时它会推回来。相反，具有负模量的物体吸引着你，在你推动的时候将你拉向它们。表现出负密度的物体的情况也类似于直觉。当你将这些物体从你身上推开时，它们会转向你。

(All images, credit: USC Viterbi)

　　在特定频率范围内的声波和机械振动可以由物体控制，物体的结构给这两个物体带来一个负面的属性。当这两个属性都是负值或正值时，振动能够再次通过。 USC Viterbi团队能够利用磁场远程控制他们的超材料，在双重正面（声音传递），单负（声阻）和双负（声音传递）之间切换。

　　与其他超材料相比，自由开启和关闭这些功能的能力为工程师提供了对声学和振动的额外控制，从而开辟了一系列潜在的应用。据了解，这个项目的资金由国家科学基金会和空军科学研究青年研究员计划提供。

3D打印行业产业链分析

　　3D打印材料作为3D打印行业发展的动力支持，在行业发展中始终扮演着举足轻重的角色，因此3D打印材料是

　　3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。

　　整个3D打印行业产业链大概可分为：上游基础配件行业；中游3D打印设备生产企业、3D打印材料生产企业和支持配套企业；下游主要是3D打印的各大应用领域。通常意义上的3D打印行业则主要是指3D打印设备、材料及服务企业。

　　目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。

　　3D打印经过近40年的发展，已经形成了一条完整的产业链。产业链的每个环节都聚集了一批领先企业。全球范围来看，以Stratasys、3DSystems为代表的设备企业在产业链中占据了主导作用，且代表性设备企业通常能够提供材料和打印服务业务，具有较强的话语权。

图表1：3D打印行业产业链分析（资料来源：前瞻产业研究院整理）

　　全球3D打印市场规模

　　3D打印技术最早可以追溯到1976年喷墨打印机的发明。20世纪80年代以后，3D打印行业受到国内外的广泛关注，各种3D打印技术也在多个行业应用并发展。目前已覆盖了制造、医疗、教育、航空航天、军事等多个领域。

　　全球3D打印市场规模逐年增加，2010-2016年3D打印市场的年均复合增长率为24.60%。由2010年的13亿美元增加至2016年60.6亿美元（约合人民币417.5亿元），增长率为16.54%，同比减少13.46个百分点。伴随着3D打印技术的快速成长和3D打印技术在各个行业领域的渗透。前瞻估算2017年全球3D打印行业市场规模将超70亿美元。未来五年全球3D打印行业继续保持快速增长的势头。

图表2：2010-2017年全球3D打印市场规模及增速（单位：亿美元，%）（资料来源：Wohlers前瞻产业研究院整理）

  荷兰首都阿姆斯特丹因其历史悠久的建筑、运河和桥梁而闻名，同时也因其前瞻性思维和技术创新而闻名，很快，一个3D打印的项目将会体现这一点——荷兰公司MX3D已经完成了世界上第一个完全3D打印的钢桥，这座桥是该公司迄今为止最雄心勃勃的项目。它将被安装在城市著名的红灯区，在Oudezijds Achterburgwal运河上。

（图片来源：Thijs Wolzak）

　　这座桥长40米，在阿姆斯特丹外的一个更大的MX3D设施内进行3D打印，然后运往城市北部的主车间。最初的计划是使用定制的机器人3D打印臂悬挂在运河上，逐步在下面建立支撑结构并移动它们，从而在半空中3D打印整个东西。尽管这种可能性令人兴奋，但由于担心控制环境和行人干扰，该项目最终被放弃。最终，这个开创性的3D打印桥梁项目在车间内完成打印。

　　3D打印技术并不是这个卓越新项目唯一的尖端技术。为了确保这座桥梁和其他桥梁的安全和优化性能，3D打印钢结构配备了一系列传感器，将重要信息传递给设计师和工程师。这个“智能”桥梁将监测自己的健康状况，记录穿过它的人数和速度，并测量重量分散和空气质量等等指数。还将根据收集的数据创建“数字双胞胎”桥梁模型，从而可以对未来的设计进行相应比较和调整。

照片：Adam Clark Estes（Gizmodo）

　　现在该公司将对3D打印钢结构进行一些最后的修改，主要是增加一个钢甲板，作为允许行人实际使用桥的走道。当然，保护外套也是被用来保护桥梁的要件。

　　“上个星期四，我们测试了30人的桥梁，并没有问题。”MX3D联合创始人Gijs van der Velden说，“随着桥面板的安装，它会变得更坚固。”

　　除了作为独一无二的项目之外，桥梁的美学也相对独特。它的设计呈有机的织物状，有很多曲线，并且桥梁的表面在施工后没有进行缓冲。这意味着来自3D打印过程的沉积钢的许多不同层是可见的，显得有点粗糙。

桥的粗糙表面的特写（照片：Adriaan de Groot）

　　“如果你现在在我们的车间看到这座桥，这很奇怪，因为它看起来与周围的其他东西截然不同。在我们这个高度工业化的造船厂里，一切都有几何形状，但这座桥没有一条直线。”

　　MX3D现与奥雅纳和伦敦帝国理工学院合作，正在对该桥进行多项测试，并为两端建立螺旋线以将其固定到位。阿姆斯特丹市目前正在对桥梁周边的15世纪运河周围的围墙进行改进，3D打印钢桥将在这些工作完成后安装。

   近日，一组研究人员开发了RoMA。这是一种交互式制造系统，利用虚拟现实技术对物体进行3D建模，而机器人3D打印机同时构建设计。

　　增材制造和虚拟现实等技术构成了所谓的第四次工业革命，并且影响不断扩大。研究人员开始更深入地了解它们如何相互影响。例如，去年，VR已经成为CAD建模的一个有趣工具，使设计人员能够在3D空间内进行创新。

　　现在，研究人员开发了一种融合VR、CAD、3D打印和机器人技术的交互式制造技术。机器人建模助手（RoMA）是一个允许用户在VR设置中设计3D模型的系统，同时还利用机器人3D打印机实时生成设计。

　　这个概念通过让设计师佩戴Oculus Rift VR头戴式耳机来实现，该头戴式耳机将摄像头安装在前方，有效启用了增强现实功能。在用户面前放置一个旋转平台，通过位于打印床上方的机器人打印机进行3D打印。

　　使用安装的摄像头，设计师可以查看AR头戴式耳机中的平台、对象和机器人。3D CAD设计覆盖在物体上，允许用户创建和修改模型，而机器人手臂同时进行3D打印。

　　RoMA：在VR中进行设计，并在同一时间使用3D打印进行创建

　　据悉，该团队由康奈尔大学、MIT CSAIL、中佛罗里达大学和德国哈索普拉特纳研究所的研究人员组成。他们的目标是消除创建设计和物理原型之间的漫长等待期。

　　研究人员表明，这个项目不仅有助于快速将想法转化为现实，而且用户可以3D打印到物体上，甚至在其周围进行打印。在研究论文中，团队展示了他们如何成功设计和3D打印玩具喷气机的支架，并且还围绕各种乐高组件创建了一个结构。

　　团队在开发RoMA时必须采取一定的预防措施。RoMA根据确保用户安全的特定准则运行。例如，如果用户碰巧碰触打印平台，机器人手臂将本能地退回。

　　另外，机器人手臂被编程留在其工作区域内，消除了由VR引发的可能会给设计师带来的危险。而且，如果使用者碰巧进入机器人的工作区域，则手动控制器将以振动作为警告。

　　虽然这个概念仍处于发展的初级阶段，但这样一个系统蕴藏着巨大的潜力。目前，RoMA只能3D打印线框，但是谁知道这个想法会不会随着新技术的不断发展而变得更加先进。