2024-08-06

制鞋业一直以来都是一个复杂的劳动密集型行业。传统制鞋市场，鞋的设计与生产包含有多道工序，仅仅是鞋底模具制造就需要经历CNC 加工、木模、拆模、缩模等多项工艺步骤。其中，鞋模细部纹理主要通过腐蚀工艺，即使用强酸性化学药剂浸泡模具来形成花纹，生产过程中会产生大量污水而对环境造成巨大的伤害。因此，传统鞋模制造存在成本高、周期长、难以制作复杂咬花、会造成环境严重的污染等问题。

解决方案

基于真实人体足部进行 CT 切片扫描，对所获得的图片进行三维重建，获得包括足部骨骼、肌肉在内的几何模型。创建包括具有解剖学程度近似的足部模型、真实运动鞋鞋垫的有限元模型，模拟足部在不同行走状态以及工况下的足底应力分布，对鞋垫的设计方案进行改进，使其更符合人体工学的原理，从而达到提高运动鞋舒适性的目标。通过采用拓扑优化、形貌优化、尺寸优化或形状优化等优化技术的一种或者多种，设置优化设计的目标和约束条件，以减少原材料的废料形成，从而达到在不降低鞋的性能的前提条件下实现鞋的减重目标。增材制造技术，具备无模化可定制优势，同时在打印效率和打印质量上相比传统金属加工工艺均有较为明显的提升,使得制造流程更简单设计迭代更高效、产品创新设计也不会受制于传统制造技术的限制，甚至能够完成传统工艺无法制造的高复杂度、高精密度零部件有限如图所示。

最终，通过增材制造自动化线体物流进行鞋模的SLM 打印生产，通过多任务分配与动态调度优化，实现打印工序、后处理单元等工序的灵活调度，进一步提高产业化生产效率。

应用推广成效

聚焦鞋模增材制造生产技术积累与沉淀，材料-3D 打印工艺适配、生产管理流程建立，已实现鞋模具增材制造稳定量产。其中爆米花一体成型鞋底模具应用于爆米花鞋底。这种鞋底一般是由橡胶或聚氨酯制成，外观非常具有特色。爆米花鞋底的特点是防滑、弹性好、耐磨性强。该项目符合国家“十四五”国家战略性新兴产业发展规划，同时也符合“工业 4.0”、“互联网+”制造的发展趋势，是鞋模产业颠覆传统铸造工艺技术转型升级的新型业态模式，能够引领福建制鞋业走在行业技术的前沿，项目产业化经济社会效益良好，具有典型的示范和标杆意义。