3D打印技术，又叫增材制造，是一种以数字模型文件为基础，通过金属、塑料等耗材，以逐层叠加进行打印物件的快速成型技术。
在鞋材领域，3D打印因其强大的塑形能力、高度的设计自由度以及快速精准等特点，具有传统鞋材制造无法媲美的特点，从鞋样设计、模具到生产可做到全面降本，进而越来越多化工巨头联合运动品牌推出了3D打印运动鞋。
匹克体育与万华化学于2019年合作推出3D打印运动鞋“The Next”
最早，3D打印技术仅应用在打印运动鞋鞋底或其他部件，随着技术和打印材料的丰富，3D打印目前已经可以实现鞋面、鞋底以及整鞋的一体打印。
材料的选择决定着产品的性能和市场竞争力，目前常用的3D打印制鞋材料包括热塑性聚氨酯（TPU）、尼龙等，这些材料具有良好的弹性和强度，展现出各自独特的性能优势和应用价值。
一、材料特性
TPU材料具有优异的弹性恢复性能，断裂伸长率可达600%以上，能够为运动鞋提供良好的缓震效果，是3D打印鞋材最常见的材料。
在硬度方面，TPU的邵氏硬度范围在60A-95A之间，可通过配方调整满足不同鞋款的需求。而尼龙材料则表现出更高的刚性，其拉伸强度可达50MPa以上，更适合需要高强度的鞋类部件。
在耐磨性测试中，TPU的Taber磨耗值为30-50mg，而尼龙可达到10-20mg，显示出更好的耐磨性能。耐温性方面，TPU的长期使用温度在80℃左右，尼龙则可耐受120℃以上的高温，这一特性使尼龙更适合高温环境下的应用。
二、打印工艺与成品性能
TPU的打印温度通常在210-230℃之间，对打印平台的附着力较好，不易发生翘曲，熔体流动性适中，能够实现较精细的打印细节，最小层厚可达0.1mm。
但TPU打印时需要精确控制挤出压力，以确保材料的均匀挤出，且打印过程中容易产生拉丝现象，需要精确控制回抽参数，适用于FDM、SLS、SLA等不同3D打印技术场景。
尼龙的打印温度较高，通常在240-260℃范围，需要配备专用的高温打印头，且需要加热打印平台（80-100℃）以防止翘曲。尼龙的吸湿性较强，打印前需要进行充分的干燥处理。
使用尼龙粉末进行3D打印工艺后处理，图源网络
尼龙的熔体流动性较好，可以实现更复杂的结构打印，但层间结合力相对较弱，而TPU则表现出更好的层间粘接性能，其层间结合强度可达8MPa以上。
支撑结构方面，TPU弹性较好，支撑结构相对容易去除，尼龙则需要更精密的支撑设计，且支撑去除难度较大，容易在成品表面留下痕迹。重量控制上，TPU（0.95-1.25g/cm³）的密度略高于尼龙（1.01-1.15g/cm³），但通过结构优化可实现轻量化设计。
成品性能方面，TPU的打印制件具有优异的回弹性能和抗疲劳性能，在10万次弯曲测试后仍能保持90%以上的性能。尼龙的打印制件则展现出更好的尺寸稳定性，在湿热环境下尺寸变化率小于0.5%。
采用3D打印制得的TPU制件进行回弹测试，来源：路博润
三、应用场景
在运动鞋领域，TPU材料因其优异的弹性能够提供良好的缓震性能，满足运动时的舒适性需求，广泛应用于鞋面、鞋底和中底制造，近年来TPU一体鞋也层出不穷。
而尼龙优异的透气性和强度可满足高强度运动的需求，更适合用于鞋楦或登山、滑雪鞋等特种鞋的关键承力部件制造。
外观设计上，TPU可通过染色实现丰富的色彩表现，尼龙则更适合精细纹理的设计。考虑成本因素，TPU原料价格约为50-80元/kg，尼龙为60-100元/kg，但TPU的打印成功率更高，废品率可控制在5%以下，而尼龙通常为8-12%，因此TPU的综合成本更低。
随着3D打印技术的进步，TPU和尼龙材料都在不断优化升级。TPU材料正在向高回弹、低密度方向发展，而尼龙则致力于提高柔韧性和打印精度。未来，两种材料将在鞋类制造中发挥更大的作用，推动个性化、功能化鞋品的创新发展。
来源：艾邦鞋材论坛综合整理
