近日，美國Philadelphia大學的兩位工業設計專業學生在其碩士研究項目中選擇使用3D打印和3D掃描為消費者創造出量身定制的鞋子，以預防足部健康問題。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）》，他們的目標是結合3D打印、3D掃描、算法模型開發以及先進的紡織技術，制造出最前沿的鞋子。

 

Matt Flail和Tim Ganter介紹說，他們在選擇論文題目時注意到，人們在鞋子的制造、使用方面有很多的問題，甚至包括那些最先進的鞋子。現實情況是，即使是市場上最好的鞋也往往是為大眾用戶設計的，而不是針對某一個特定的用戶。由于世界上沒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，所以當前所用的標準尺寸加工系統已經遠遠落后了。鞋子和足部健康是現代生活的一個重要組成部分，即使是市場上最好的鞋如果不是真正合腳的話也會對穿用者的身體造成不利影響，比如可能會導致或加劇腳踝、膝蓋、臀部和背部關節和肌肉方面的問題。

 

“還有一個問題是，當代鞋子的制造工藝在過去幾十年里沒有任何改變。每款鞋子在制造過程中都需要使用昂貴的模具和工具裝備，整個鞋子上使用的所有不同材料都需要相應的模具。此外，大量的材料在制造過程中被浪費，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200億雙鞋，這中間有大約3億雙被丟棄，而這還不包括來自工廠本身的浪費。另外，EVA——最常見的鞋底夾層泡沫——可以在填埋場存在1000年而不會分解，而且不能回收利用。”這兩位碩士研究生介紹說。

 

Matt Flail和Tim Ganter的論文主旨是重新構想和設計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。他們研究了市場上的一些高質量運動鞋，包括耐克Flyknit和阿迪達斯Primeknit系列。他們還咨詢了一些足病醫生和鞋類專家，以確定正確運動鞋的最有效方法。

“我們訪問了一些足科醫生，以了解對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題等。”他們解釋說，“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題。你可以有一個合腳、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動鞋正確匹配的話帶給你的傷害反而會更大。”

基于以上研究結果兩位研究生決定利用攝影測量軟件和結構光掃描對特定用戶的足部進行3D掃描，從而創建出詳細的3D模型。

 

他們認為在對在他們的設計過程中有三個標準是首先要考慮的，第一個是減少制造中的材料浪費，并消除昂貴的模具和工裝；其次是能夠根據用戶足部的精確形狀、尺寸和支撐需求進行量身定制；最后他們希望減少或者完全消除現代制造方式造成的過渡浪費。

在開發FOOTPRINT的過程中，Flail和Ganter測試了多種材料和3D打印技術，最終認定了選擇性激光燒結（SLS）技術能夠達到他們的研究項目所要求的最好結果，他們使用基于DuraForm Flex 3D打印材料的尼龍粉末來打印鞋墊和WHOLEGARMENT全成型編織工藝來制造特定尺寸的鞋面。