Cinco líderes de la industria del calzado utilizan impresión 3D en su actual producción

Se espera que la impresión de calzado en 3D se convierta en una oportunidad de ingresos en general de 6,3 mil millones en los próximos 10 años (según el último informe de SmarTech Publishing). Si este segmento de productos de consumo ofrece lo que muchos ahora están bastante convencidos de que hará, la mayor parte del crédito probablemente se destinará a cinco de las principales compañías de calzado por AM, las cuales han realizado importantes inversiones para desarrollar efectivos flujos de trabajo para la fabricación digital de calzados.

Como veremos en este artículo y en la tabla a continuación, cada una de estas compañías de calzado líderes en AM – Adidas, Nike, Under Armour, New Balance y Reebok – apunta a diferentes productos y partes finales de calzado, confiando en diferentes tecnologías y materiales. Sin embargo, hay algunas tendencias comunes que se basan en la tendencia macro global AM: personalización masiva y producción digital en masa. ¡Pongámonos en marcha!

* Queremos destacar que este artículo se centra únicamente en las actividades de producción digital directa de los principales fabricantes de calzado. De ninguna manera pretende sugerir que estas sean las únicas o las más significativas actividades en el calzado AM. La gran adopción de AM en el calzado también se basa en moldes y prototipos de suelas y sandalias impresas en 3D. Esto se encuentra ampliamente cubierto en el informe de SmarTech, así como en la sección dedicada al Calzado Impreso en 3D de este mismo sitio web.

Adidas

• Aplicación (es): Entresuela Producida en Masa
• Tecnología: DLS (Digital Light Synthesis)
• Proveedor de tecnología: Carbon
• Material: Poliuretano
• Datos digitales: Diseño generativo

Aunque fue la última gran empresa de calzado en hacer un cambio público en la impresión 3D de piezas finales, Adidas es la marca que ha dado los pasos más significativos hacia la implementación de la fabricación aditiva en la producción en masa de calzado. La compañía ya ha producido más de 100.000 pares de zapatos con entresuelas de plástico fabricadas a través de una nueva tecnología 3D utilizando la tecnología de Síntesis de Luz Digital (DLS) de Carbon (un tipo de fotopolimerización sin capa). Ahora la compañía ha confirmado que está incrementando esa producción a millones de unidades en los próximos años.

Adidas ya tiene acceso a suficientes Impresoras Carbon para hacer un millón de pares de zapatillas impresas en 3D. El proceso utiliza un tipo especial de resina líquida duradera y flexible que es una combinación de poliuretano termoestable y un agente de fotopolimerización.

El proyecto Futurecraft 4D, la primera incursión de Adidas en la impresión 3D, presenta suela intermedia impresa en 3D con un diseño generativo. Los primeros pares que se produjeron costaban más de $300 (y se agotaron rápidamente). El precio ha estado bajando, no por falta de demanda sino por la escala de la economía que entra en juego, reduciendo el precio de los materiales y la accesibilidad del hardware. Desde entonces, varios nuevos modelos han llegado al mercado, incluyendo el AlphaEdge y el Y-3 Runner, lo que demuestra que la tecnología se está encaminando.

Nike

• Aplicación (es): partes superiores personalizadas, tacos de fútbol personalizados
• Tecnología: SDM (Moldeado por Depósito Sólido), SLS
• Proveedor de tecnología: EOS, Prodways para SLS, SDM desarrollado internamente
• Material: TPU/nylon
• Datos digitales: datos biométricos, diseños personalizados.

Nike fue una de las primeras empresas en hacer uso intensivo de la impresión 3D para el desarrollo de productos de alto rendimiento, utilizando la tecnología para rápidas iteraciones de piezas funcionales. El proyecto de más alto perfil dirigido por Nike es el Nike Vapor Laser Talon, la primera zapatilla de fútbol (tacos) impresa en 3D específicamente diseñada para proporcionar una tracción óptima en el césped y para ayudar a los atletas a mantener su “postura de manejo” por más tiempo. Si bien este proyecto no se convirtió en producción completa, fue seguido por los tacos Nike Vapor High Agility, desarrollado dentro del programa “Shuttle” de la compañía.

La impresión 3D permitió probar, rehacer y crear formas que no son posibles con los procesos de fabricación tradicionales, lo que ayudó a sobrepasar los límites de la innovación más rápidamente. En ambos casos, se utilizó un proceso de Sinterización por Láser Selectivo (SLS) junto con una exclusiva selección de material. Según se informa, Nike también ha estado trabajando con Prodways en el desarrollo de una línea de entresuelas impresas en 3D utilizando la tecnología SLS de la empresa y los materiales de TPU.

La compañía ahora está experimentando con la producción de piezas finales, específicamente para la producción intensiva de partes superiores. Nike Flyprint es el primer calzado de alto rendimiento con parte superior textil impresa en 3D. Las partes superiores de Nike Flyprint se producen mediante moldeado por depósito sólido (SDM), un proceso mediante el cual un filamento de TPU se desenrolla de una bobina, se funde y se coloca en capas. Un beneficio interesante de los textiles 3D, que surge sobre los tradicionales tejidos 2D, es que hace posible un mayor dinamismo al agregar una interconexión que va más allá del simple tejido.

New Balance

• Aplicación (es): Entresuelas de edición limitada, spike plates personalizados
• Tecnología: SLS, SLA
• Proveedor de tecnología: EOS y 3D Systems  para SLS, Formlabs para SLA
• Material: Nylon y Duraform TPU para SLS, nuevas resinas duraderas de Formlabs en desarrollo para SLA
• Datos digitales: datos biométricos, diseño generativo.

New Balance, con sede en Boston, fue una de las primeras compañías en experimentar con la impresión 3D para una serie de aplicaciones. En primer lugar, presentó el zapato Zante Generate con entresuela impresa en 3D en asociación con 3D Systems en 2016. Producida por SLS utilizando el material elastómero Duraform TPU, Zante Generate fue la primera zapatilla deportiva impresa en 3D disponible comercialmente. Sin embargo, los 44 pares de Zante Generate solo estaban disponibles en newbalance.com y en la tienda New Balance Experience en Boston con un precio de $ 400. La reciente introducción por parte de New Balance de las tecnologías de acabado automático de Russell Finex en su laboratorio AM indica que la compañía está trabajando para lograr un mayor uso de la impresión 3D como un medio para automatizar los procesos de fabricación de entresuelas.

En otros proyectos, New Balance también trabajó con la tecnología SLS de EOS, para la fabricación, basada en el diseño de impresión 3D, de spike plates personalizados para sus atletas de élite. Durante los últimos años, la compañía ha estado trabajando en un proyecto separado con Formlabs que se centra en la personalización masiva de calzado de alto rendimiento asequible a través de los sistemas SLA de la compañía y los materiales recientemente desarrollados.

Under Armour

• Aplicación (es): Entresuela de edición limitada.
• Tecnología: SLS
• Proveedor de tecnología: EOS
• Material: TPU
• Datos digitales: diseño generativo.

Under Armour, una empresa de ropa deportiva que ha hecho de la innovación un elemento clave de su estrategia, también se encuentra entre los primeros en adoptar AM en la producción de piezas de uso final. UA Architech es una línea de zapatos de esta compañía que presenta una entresuela impresa en 3D. El primer producto de esta línea se introdujo en 2016, diseñado con el software Autodesk y producido con tecnología SLS de EOS. El segundo producto, UA Futurist, se introdujo en 2017 y cuenta con entresuelas impresas en 3D que utilizan un material TPU desarrollado por Lehmann & Voss & Co.

Con un precio de $ 300, esta serie de zapatos es hasta la fecha la más costosa de Under Armour, pero también representa hasta el momento el mayor lote de zapatos de la empresa con piezas impresas en 3D. Con cada serie de zapatos, Under Armour ha cuadruplicado la producción, comenzando con 96 pares del Architech original, seguido de 410 de la siguiente serie de zapatos impresos en 3D. La compañía ahora fabrica el Futurist en un lote de poco más de 2.000 pares.

Reebok

• Aplicación (es): partes superiores producidas en masa
• Tecnología: Liquid Drawing (extrusión de material de caucho mediante brazo robótico).
• Proveedor de tecnología: Desarrollado internamente.
• Material: poliuretano BASF
• Datos digitales: diseño generativo

En 2018, Reebok debutó con la zapatilla Liquid Floatride Run, fabricada con la misma tecnología que introdujo en su Liquid Factory. El proceso es esencialmente un proceso de dibujo en 3D. El zapato está diseñado para carreras a distancia, entrenamientos de cardio y comodidad. En 2016, Reebok lanzó su Liquid Factory en Rhode Island, donde utiliza un brazo robótico con base en un proceso de extrusión de material de caucho para fabricar directamente zapatillas en lugar de usar moldes.

La zapatilla de correr de $ 180 combina los existentes sneakers Floatride Run de la empresa con la tecnología de impresión 3D en Liquid Factory. Tiene tanto elementos líquidos como material “Flexweave“. El calzado mejorado es un 20% más liviano que el original y tiene algunas características nuevas que incluyen cordones líquidos. Esto significa que los cordones están impresos directamente en 3D sobre la parte superior del zapato.

¿A dónde correr?

Si bien estas iniciativas son, sin duda, fascinantes, las cifras que producen hoy en día son pequeñas si se comparan con el mercado general del calzado. Cuando se refiere a la producción en masa, los productos de calzado chocan con una considerable dinámica en economía de escala, la cual puede reducir el precio de una suela intermedia moldeada por inyección, incluso una con geometría similar a una red, hasta aproximadamente $ 1. ¿Cómo puede entonces la impresión 3D directa competir con este tipo de productividad? ¿Habrá alguna vez un valor agregado suficiente en la incorporación, automatización, personalización y creación de geometrías más complejas y eficientes para justificar las inversiones requeridas al implementar una línea de producción por impresión 3D?

La verdad es que no necesariamente tiene que haberlo. Los precios de los materiales AM, especialmente para la tecnología DSM de Carbon, han estado bajando a alrededor de $50 por kg, principalmente debido a las mayores capacidades de rendimiento y la significativa demanda de Adidas. Los materiales SLS siguen siendo muy altos y tienen limitaciones, pero las nuevas tecnologías planas PBF, como MJF de HP y HSS de voxeljet, podrían contribuir a aumentar la demanda de energía y, por lo tanto, reducir el precio del material y el gasto de capital de las inversiones.

Al final, la impresión directa en 3D de piezas de calzado no reemplazará el moldeo por inyección en el corto plazo, si es que alguna vez lo hace. Pero en un mercado global en crecimiento de $ 260 mil millones, hay mucho espacio para que funcionen ambos tipos de productos.

 

Traducido de: Five footwear industry leaders using 3D printing for production today, artículo original de Davide Sher