Представьте себе: обувь, идеально сидящая на вашей ноге, сделанная на заказ и полностью перерабатываемая. Звучит как мечта? А вот компания Zellerfeld из Гамбурга всерьез пытается воплотить ее в реальность. Они верят, что 3D-печать – это революция в обувной индустрии.
Мы отправились в гости к Zellerfeld, чтобы своими глазами увидеть, как они создают свои уникальные кроссовки, и понять, действительно ли за 3D-печатью будущее массового производства обуви. Приготовьтесь удивляться!
Zellerfeld: от студенческой мечты до обувной фабрики будущего
Встречайте Корнелиуса, основателя Zellerfeld. Все началось с простого 3D-принтера, собранного в студенческом общежитии. А сейчас? Сейчас это огромная фабрика с парком из более чем 200 принтеров, работающих круглосуточно и без выходных, и постоянно растущей библиотекой дизайнов.
Но что отличает Zellerfeld от других компаний, пытающихся использовать 3D-печать в производстве потребительских товаров? Они контролируют абсолютно все: от разработки собственных принтеров и программного обеспечения для нарезки моделей до автоматизации процесса печати и создания платформы, где любой может запустить свой собственный обувной бренд.
Первые шаги: модифицированные принтеры и поиск оптимального решения
Изначально Zellerfeld использовала модифицированные Blackbox и Sparkcube принтеры. Затем они перешли на кастомизированную платформу E3D ToolChanger – необходимую для быстрой и точной работы с несколькими материалами. Эта платформа позволила им использовать два типа филамента: гибкий TPU для самой обуви и водорастворимый PVA для сложных поддерживающих структур, которые легко удаляются без следов.
Интересный факт: они до сих пор используют 3 мм филамент, в отличие от распространенных сейчас 1.75 мм. Почему? Потому что более толстая нить лучше подходит для печати гибких материалов. Она более жесткая, ее легче подавать, и она не застревает в экструдере.
Кроме того, у них два TPU экструдера: один с маленьким соплом для детализации поверхности, другой – с большим соплом для быстрого заполнения внутренней части обуви, что значительно экономит время печати. Добавьте к этому высоту печати в 350 мм, стол с ременным приводом, термокамеру для лучшей адгезии слоев и водяное охлаждение экструдера, чтобы TPU не размягчался, и вы получите очень специализированное оборудование.
Covid-19 как толчок к развитию: от прототипов к серийному производству
Первые такие принтеры были разработаны в 2020 году, как раз во время начала пандемии COVID-19. Они построили восемь машин и использовали их для производства первых сотен пар обуви Zellerfeld. К концу 2024 года у них уже 200 принтеров второго поколения, выпускающих около 100 пар обуви в день! Основная концепция осталась прежней, но современные принтеры полностью кастомные, созданные с нуля для надежной и экономичной 3D-печати обуви.
Команда мечты: инженеры, разработчики и материаловеды
Но самое впечатляющее – это команда, стоящая за всем этим. Zellerfeld – это не просто обувная компания, это группа увлеченных инженеров, разработчиков и материаловедов, переосмысливающих дизайн и производство обуви. Кстати, они постоянно ищут новых талантов! Если вы мечтаете разрабатывать собственный слайсер (программу для нарезки 3D-моделей), сейчас самое время отправить им резюме.
Почему именно FDM? Аргументы Zellerfeld в пользу печати нитью
Большинство игроков на рынке 3D-печатной обуви не используют филамент. Почему Zellerfeld выбрала именно этот подход? Потому что, по их мнению, это лучший процесс. Во-первых, используется термопласт, а не токсичные смолы, требующие масок и прочих предосторожностей. Во-вторых, термопласт полностью перерабатываемый. И, в-третьих, печать нитью – это, по сути, создание текстиля: тонкие нити переплетаются, формируя ткань.
Представьте себе мир, где вся 3D-печатная обувь изготавливается из смолы! Это огромное количество токсичных отходов! Гораздо лучше, если вся 3D-печатная обувь будет полностью перерабатываемой. Кроме того, FDM позволяет создавать полые структуры, что делает обувь легкой и дышащей. А процесс постобработки гораздо проще, чем, например, при SLS печати порошком, где приходится «выкапывать» каждую пару, словно динозавра.
В итоге, Zellerfeld выбрала печать нитью, потому что она напоминает текстиль, является экологичной и масштабируемой. И, конечно, они совершенно не расстроены тем, что их высмеивали за этот выбор.
Платформа для всех: как Zellerfeld дает шанс дизайнерам
Zellerfeld – это не просто обувная компания, это технологическая компания и платформа, где любой, от крупных брендов до независимых дизайнеров (и даже вы), может создавать и продавать обувь в один клик. В самом начале они работали напрямую с дизайнерами, помогая им освоить принципы генеративного дизайна, необходимого для 3D-печати. Даже при всей своей гибкости, 3D-печать требует соблюдения определенных правил и ограничений.
Одним из первых знаковых результатов стала обувь Heron Preston. Но настоящим прорывом стало открытие платформы для всех. Традиционно запуск собственного обувного бренда может стоить более 100 000 долларов (формы, инструменты, складские запасы и куча времени). Zellerfeld все это устраняет. Просто переходите на их Discord, скачивайте шаблоны и создавайте свою обувь в любой удобной программе (Blender, Gravity Sketch, ZBrush, Fusion и т.д.). После проверки дизайна загружаете его в Zellerfeld Studio (веб-приложение), заказываете прототип и, если все устраивает, запускаете его на платформе. Zellerfeld берет на себя печать, логистику и выполнение заказов. Вы получаете свои деньги, и никаких посредников. Это система, расширяющая возможности независимых креаторов, как YouTube для видео. И, как на YouTube, сообщество решает, что станет популярным, а что останется нишевым продуктом. Это постоянно растущая экосистема носимого творчества. Неплохо, а?
Индивидуализация: 3D-печатная обувь, сидящая как влитая
Каковы преимущества 3D-печатной обуви по сравнению с обычной? Индивидуальная посадка без дополнительной платы! Где еще вы получите обувь, идеально сидящую по ноге?
Одно из главных преимуществ 3D-печати – индивидуализация практически бесплатна. Каждая пара печатается по требованию, что устраняет складские запасы и отходы. И самое главное – позволяет идеально подогнать обувь под ваши ноги. Раньше для сканирования использовался FaceID на телефоне, но это не давало точных результатов, так как форма стопы меняется под нагрузкой.
Сейчас Zellerfeld использует систему от шведской компании Volumental. С помощью телефона и листа бумаги для ориентира она извлекает множество параметров формы вашей стопы: длину, высоту, ширину. На основе этих измерений 3D-модель выбранной вами обуви деформируется, чтобы соответствовать вашей ноге – почти на ортопедическом уровне. Это особенно полезно, если у вас асимметричные или необычные стопы. Теоретически, они могут менять только внутреннюю часть обуви, поэтому даже если ваши ноги сильно отличаются, этого не будет видно снаружи. После первой пары вы можете продолжать совершенствовать свой профиль стопы. Каждая новая пара становится все лучше и лучше, пока вы не захотите носить ничего другого.
Собственный слайсер «поверхностного» типа: секретное оружие Zellerfeld
Мы получили идеально подогнанную 3D-модель обуви. Но прежде чем она отправится в печать, нужно ее «нарезать». Zellerfeld не использует стандартные слайсеры, такие как Cura или Simplify3D. Они разработали собственное программное обеспечение, основанное на технологии «поверхностной» нарезки. Как сказал Корнелиус: «Вся индустрия пытается создавать слайсеры для всего подряд. Но обувь – это индустрия на 500 миллиардов долларов! Она заслуживает свой собственный слайсер!»
Печать обуви – это не просто высота слоя и процент заполнения. Это разные текстуры поверхности, переменная плотность заполнения, специальные поддержки и работа с самым сложным материалом – гибким TPU. И, самое главное, 3D-печатная обувь должна быть удобной в носке. Именно поэтому они разработали новые методы заполнения, обеспечивающие естественные ощущения. Также, слайсер должен учитывать разные диаметры сопел, используемых для печати внутренней и внешней частей обуви. Технология «поверхностной» нарезки обеспечивает плавные переходы между закрытыми и сетчатыми поверхностями и придает обуви красивый матовый и слегка текстурированный вид. В качестве материала поддержки используется водорастворимый PVA, который не только поддерживает нависающие элементы, но и фиксирует части TPU конструкции во время печати, чтобы уменьшить их колебания. Система должна надежно работать с сотнями различных моделей обуви, что является невероятно сложной задачей. И они постоянно совершенствуют ее, внедряя разные текстуры поверхности, чтобы дать дизайнерам еще больше свободы творчества.
В гостях на 3D-печатной ферме: где рождается ваша обувь
Добро пожаловать на фабрику! Здесь располагаются 190 принтеров, на которых и производится обувь. В Zellerfeld взяли 130-150 этапов традиционного производства обуви и уместили их в один процесс печати. С одной стороны, это интересно, с другой – сложно. Ведь в традиционном производстве качество можно проверить на каждом этапе, а здесь у них есть только один шанс сделать все идеально. В итоге должен получиться законченный продукт из одного материала, и этот процесс должен быть безупречным.
Автоматизация и масштабирование: на пути к миллионам пар обуви
Когда поступает заказ, программное обеспечение автоматически назначает его на подходящий принтер (обычно с уже загруженным нужным цветом). Сейчас доступны пять цветов филамента, и дизайнеры могут выбирать, какие из них будут доступны для их моделей. Это ограничение связано с логистикой: слишком много цветов может привести к простаиванию принтеров. Да и каждый цвет ведет себя по-разному, что усложняет настройку печати. Расширение цветовой палитры в планах, но пока они сосредоточены на совершенствовании процесса одноцветной печати. В зависимости от модели и размера обуви, печать занимает от 24 до 40 часов. Это означает, что их 200 принтеров могут выпускать около 100 пар в день. Но они уже планируют расширение до 5000 принтеров! Чтобы все работало эффективно, они используют «умное» планирование, чтобы печать заканчивалась в рабочее время, избегая ночных смен и минимизируя время простоя. Загрузка готовой обуви пока выполняется вручную: операторы получают уведомление на телефон, снимают обувь, маркируют ее и отправляют на следующий этап.
Высокий процент успеха и постоянное совершенствование
Если вы когда-нибудь печатали на 3D-принтере, вы знаете, что неудачи – это часть игры. Несмотря на то, что каждая печать длится больше суток, включает миллионы команд и выполняется на трех-экструдерном принтере, процент успеха превышает 80%! Но поскольку Zellerfeld контролирует и оборудование, и программное обеспечение, они постоянно снижают количество неудач и повышают стабильность работы.
От жесткого пластика к мягкой ткани: магия материалов
Пришло время потрогать обувь. И, к удивлению, она совсем не ощущается как пластик или резина. Первая пара (Heron Preston) была сделана из обычного TPU, который был немного липким. Но с тех пор Zellerfeld добился огромных успехов – не только в программном обеспечении, но и в материаловедении. Сейчас они используют кастомный филамент ZellerFoam – собственную версию вспененного TPU. Этот материал содержит компонент, который расширяется во время печати, создавая крошечные пузырьки в филаменте. Это придает обуви красивый матовый вид и делает ее более мягкой и похожей на ткань. Они смогли добиться отличных результатов, несмотря на то, что эти материалы склонны к образованию нитей и нестабильной экструзии. Именно это отличает обувь Zellerfeld от конкурентов и от обычной печати дома.
Масштабирование: как напечатать обувь для каждого человека на Земле
Zellerfeld уже прошла долгий путь. Раньше приходилось ждать несколько месяцев, пока заказ будет напечатан и отправлен. Но сейчас они оптимизировали процесс, и обычно ожидание занимает всего несколько недель. Если Zellerfeld хочет обуть в 3D-печатные кроссовки каждого человека на Земле, им нужно масштабироваться – и быстро! При нынешних 100 парах в день им потребуется более 200 000 лет. Поэтому они работают над тремя ключевыми направлениями: увеличение количества принтеров (до 5000), автоматизация ручного труда (сокращение времени простоя и снижение затрат) и ускорение печати.
Печать гибким филаментом – задача не из легких. Использование 3 мм TPU помогает увеличить скорость, но не намного. Поэтому Zellerfeld разрабатывает следующее большое нововведение: экструдер на основе гранул. Это как небольшой термопластавтомат, прикрепленный к печатающей головке. Вместо подачи мягкого филамента через приводные шестерни, он плавит гранулы TPU и подает расплавленный материал через сопло под высоким давлением. Это дает три основных преимущества: гранулы дешевле филамента, бункер с гранулами работает несколько дней без замены, а более высокое давление значительно увеличивает скорость потока – даже через сопло 0.4 мм.
Постобработка: водные процедуры для идеальной чистоты
По возвращении с 3D-печатной фермы на ботинках все еще есть материалы поддержки PVA. Zellerfeld экспериментировал с альтернативами, такими как PETG, но он не удаляется так легко, и иногда оставляет огрубевшие поверхности, которые могут раздражать кожу. Чтобы удалить его, команда Zellerfeld ведет вас в большую и чистую прачечную, где у них есть чистящая установка промышленного масштаба. Основная часть PVA удаляется вручную, чтобы не повредить мягкий ботинок, а затем помещаются в корзину, чтобы загрузить его в большую распылительную шайбу. Куда горячая и мощная вода растворяет PVA. После этого ботинки становятся чистыми, но все же влажными, поэтому их помещают в сушильные камеры, чтобы вся влага испарилась. Любопытно, что вода для стирки повторно используется несколько раз, прежде чем она будет перенесена в резервуары для обработки отходов. Для безопасности Zellerfeld решила собрать и утилизировать PVA отдельно на данный момент.
Контроль качества и финальные штрихи: обувь, готовая к покорению мира
Последним шагом перед отправкой является контроль качества. Нет ни одной идеальной 3D-печати: всегда есть небольшие дефекты. Zellerfeld оптимизировала печать таким образом, что визуальные артефакты обычно появляются в менее заметных местах, таких как подошва или острые углы. Обувь делится на зоны с разными порогами качества: дефекты на подошве допустимы до определенной степени, а дефекты на верхней части строго контролируются. Небольшие дефекты, такие как нити или крошечные неровности, обрезаются бокорезами. Но если дефект слишком серьезный, обувь отклоняется и автоматически перепечатывается. После прохождения контроля качества пара упаковывается и отправляется.
3D-печатная обувь — будущие надежды
3D-печатная обувь – это не просто крутой способ получить обувь, идеально сидящую по ноге, это способ изменить где и как мы производим товары. Эти принтеры не обязательно должны находиться здесь, с ними можно работать из любой точки мира, что позволяет выполнять заказ локально, без отправки по всему миру. Технологии на месте, финансирование есть, и Zellerfeld явно находится на пути к тому, чтобы создать что-то большое. 3D-печатная обувь может также сделать мир лучше. Поскольку Zellerfeld печатает свою обувь из единого и перерабатываемого материала, они также создают ее с учетом цикличности. Видение простое, но мощное: когда ваша обувь изнашивается, просто отправьте ее обратно, и она будет переработана в новую.
Увидев всю операцию в Гамбурге и страстную команду, стоящую за ней, действительно произвело большое впечатление. Так же, как и Zellerfeld, серьезно относятся к тому, чтобы дать людям понять, насколько мощной является 3D-печать. «Каждая обувь подходит» — это не просто слоган для них — это их попытка заставить продукты, напечатанные на 3D-принтере, изменить поведение потребителей. После посещения Zellerfeld, обувь может стать одной из первых. Но поддерживаете ли вы их видение и хотели бы купить 3D-печатную обувь? Или вы думаете, что этот ажиотаж когда-нибудь утихнет?
Просмотров: 116