通风且耐用， 透视狼爪登山包3D打印背垫“背后”的精益生产解决方案
你是否有过背着重重的背包，后背和背包之间热的要融为一体的难受感？当卸下背包后，后背湿透，粘在身体上的衣衫的尴尬感？
提升背包旅行者体验，领先的户外运动装备制造商Jack Wolfskin（德国狼爪）推出了一款带有3D打印背垫的徒步旅行包。Jack Wolfskin 寻求通过这一全新的3D打印材料，大幅改进了徒步旅行包的设计，突破了旅行包在重量、耐用性以及通风性方面由来已久的痛点与局限。
本期，3D科学谷将揭示Jack Wolfskin 在徒步旅行包产品开发中的3D打印应用逻辑，以及Jack Wolfskin 合作伙伴裕克施乐实现3D打印背垫量产的增材制造精益生产解决方案为体育用品设计创新带来的势能。
© 裕克施乐
....更轻松的旅行
Jack Wolfskin 将旅行包中使用的3D打印背垫命名为“3D Aerorise Carry System（3D Aerorise 背负系统）”。3D Aerorise 系统由分布在肩部和下背部的4个独立的3D打印背垫组成，在多区域与旅行者的身体进行贴合。
这些3D打印背垫由具有数千个独立支柱的开孔晶格结构制成，取代了传统的泡沫填充材料。这样的设计提升了背包的透气性。此外，3D打印晶格结构由数千个具有不同垂直和水平强度的杆状弹性连接组成，其软硬度可根据需要进行适应性的设计调整，从而实现卓越的舒适性和负载分布。
© Jack Wolfskin
总体而言，3D打印晶格点阵结构提供了许多迄今为止传统生产方法无法实现的产品性能。例如，减轻重量、改善通风，从而使压力区的温度降低多达 5 摄氏度。另一个优点是，尤其是在高负载的情况下增加旅行者的佩戴舒适度。
©3D科学谷白皮书
舒适性、负载控制和通风透气性是旅行背包设计中由来已久的挑战。Aerorise系统中所应用的3D打印技术为徒步旅行者带来了更好的体验，并将户外运动用品行业带入一个新的方向。
轻松背后的“小点阵、大洞天”
在Jack Wolfskin的 “3D Aerorise Carry System”中，其核心技术为3D打印晶格点阵结构。随着带有3D打印鞋中底的运动鞋在消费市场上打开局面，其中的关键技术-基于弹性塑料材料的3D打印晶格点阵结构作为替代传统泡沫塑料的新一代缓冲、防护材料，引起了制造业的关注。
Jack Wolfskin的制造合作伙伴裕克施乐（OECHSLER）在3D打印晶格点阵在点阵晶格结构3D打印领域已积累了大量生产案例，在塑料3D打印零件生产领域建立了从产品设计开发到量产的精益制造体系。
裕克施乐有针对性的细化客户需求，利用晶格设计拥有的独特设计灵活性，达到客户产品所需的功能，性能等要求。晶格设计往往拥有复杂的几何结构，而制造复杂的结构恰好是增材制造技术在工业制造中的竞争优势之一，可以说晶格设计与增材制造的绝妙组合将能给客户的产品带来独特的创新性。
附加值创造背后的“精益生产”
裕克施乐在点阵晶格结构3D打印领域已积累了大量生产案例，在塑料3D打印零件生产领域建立了从产品设计开发到量产的增材制造全价值链增值服务。
通常，塑料3D打印给人的感觉是门槛不高，这也使得尝试塑料3D打印的企业越来越多，然而更多的应用局限在制造手板原型，那么从原型的3D打印制造到自动化的大批量量产，其中的门槛到底是什么呢？这其中是否存在着另外一种层面的极高要求？
对于量产3D打印产品而言，保持质量一致性至关重要。裕克施乐通过严格的生产环境控制，选择合适的打印技术和优化的后处理工艺来实现打印量产质量的一致性。
裕克施乐整个生产车间，包括原材料存储仓库通过独立的控制系统实现温度湿度的稳定控制，配合不同区域点位的实施监控形成闭环管控，保证了整个打印生产过程环境的稳定性。
裕克施乐拥有全球最多的Carbon 3D打印机。就在2022年8月，裕克施乐还在增材制造领域拓展了与Carbon公司的合作关系。裕克施乐将在其中国太仓工厂与Carbon 续签120台3D打印机的合同，将生产产能提高至每年200万个零部件。
采用逐层沉积原理的增材制造工艺，其机械性能取决于部件的打印方向（各向异性），而Carbon 的DLS 数字光合成技术所生产的零件在所有方向上都表现一致（各向同性），这是保证打印产品质量一致性的条件之一。
此外，裕克施乐在产品前处理和后处理方面的丰富专业知识对于批量生产的高效率具有决定性意义。对于某些需要二次固化的3D打印产品而言，产品的后处理好坏，除了会直接影响外观表现外，更是会直接决定最终产品力学功能特性。裕克施乐在后处理工艺研发方面的能力与丰富经验，为量产产品的质量一致性提供有效保证。
一站式附加值创造解决方案
增材制造-3D打印是发展最快的制造技术之一，它为产品设计带来的创新空间以及在生产批量上的灵活性已经说服了许多行业。裕克施乐和Carbon的合作由来已久，以Carbon精湛的3D打印技术为依托，裕克施乐源于德国的制造严谨精神，双方的合作不断的将3D打印推动起来，迈过量产的门槛。
在体育用品领域，裕克施乐和Carbon 通过弹性材料3D打印晶格点阵结构批量生产技术，助力品牌方突破传统材料的束缚，实现了许多创新性的产品，例如阿迪达斯运动鞋中底、橄榄球防护头盔内衬、自行车鞍座。
根据3D科学谷的了解，聚焦为各类全球有影响力的品牌增加附加值，裕克施乐交付的不仅仅是制造这一个环节，举例来说，裕克施乐还独立设计研发了3D打印运动用品系列Sporting Goods，包括运动员护肩垫、护胸垫、护肘套、护膝套、护膝垫、运动鞋鞋中底、以及自行车的坐垫、自行车手把。
裕克施乐聚焦于从理解产品设计到精益制造的know how，从而为其客户提供品牌升值之路所需要的一站式附加值创造解决方案。
在这类应用中，3D打印晶格点阵结构替代传统泡沫材料，通过面向增材制造的设计，显著改善体育产品的舒适性、透气性、负载控制等性能，最终提高了体育产品用户的使用体验。
增材制造-3D打印为显著改变户外装备和体育用品的设计和产品开发创造了条件。当阿迪达斯、 Jack Wolfskin等知名体育品牌主动拥抱3D打印技术，并将其与新产品制造、品牌附加值深度结合时，是3D打印技术赋能体育产品创新又一“着陆点”。
知之既深，行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络，3D科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析，请关注3D科学谷发布的白皮书系列。
延伸阅读:
（五）夹心板结构 l 3D打印多材料、多尺度和多功能仿生多孔结构
（四）泡沫结构 l 3D打印多材料、多尺度和多功能仿生多孔结构
（三）蜂窝结构 l 3D打印多材料、多尺度和多功能仿生多孔结构
（二）管状结构 l 3D打印多材料、多尺度和多功能仿生多孔结构
塑料3D打印如何迈过量产门槛？通过自行车座的批量制造感知背后逻辑
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三维世界｜全球视角
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