华峰HAPTIC 3D打印技术领先的秘密

2019-09-25孟醒

中国工业和信息化 2019年8期

孟醒

HAPTIC是由华峰华锦公司工业涂层专家研发推广的一种高性能、可选择性使用的3D涂层技术。它采用世界级原材料制成的水性聚氨酯配方，通过多层丝网印刷技术进行加工，除了柔软美妙的触感，兼顾了设计的灵活性。

华峰华锦公司成立于1999年。如今已发展成为以自主研发为核心，专注于提供纺织技术与应用解决方案的高科技纺织企业，其华峰品牌产品被广泛应用于鞋材、服装、家纺、电子、家居、汽车等多个领域，为多个国际一线运动品牌战略合作伙伴，并提供原材料与原创设计。

华峰华锦公司在福建莆田建有研发基地及在上海拥有华峰研究院（上海分院）。集团旗下的华峰纺织产业园、华锦产业园、华峰运动用品产业园、荔枝绿色纤维产业园四大产业园，有的已投产使用，有的正在紧锣密鼓地建设开发中，扩大产能的厂房等正处于昼夜不停的施工状态。华峰研发基地，主要致力于研发尖端纺织技术与应用;华峰纺织产业园，主要致力于鞋服面料的生产;华锦产业园，主要致力于染整技术的应用;华峰运动用品产业园，主要生产3D印刷鞋面与成品鞋服;荔枝绿色纤维产业园，主要致力于生产绿色环保纤维。

在這其中，华峰3D打印技术领先于世界运动材料领域，为华峰的快速成长奠定了技术基础。

世界3D打印技术的难点在于规模化应用在特定生产与服务领域的推广运用，是3D打印技术的显著特点。

目前，3D打印技术被应用于航空航天科技，抑或是建筑领域、医疗行业，甚至是食品产业、日常生活用品。

在全球3D打印技术发展过程中，我国虽然起步较晚，但已是后来者居上。

中国专利保护协会发布的数据显示，截至2018年12月20日，全球已公开的与3D打印相关的专利总量达8万件左右，中国排名第一为3.9万余件、美国第二为2.1万余件，其后的是韩国（0.5万余件）、德国（0.2万余件）等。

虽然在专利数量上处于领先地位，但是我国3D打印技术很大一部分研发设计集中在高校，尤其是一些设计还停留在理论阶段，因此能够投入生产的实际产品还比较少。尽管我国在专利申请量上领先美国，但就专注于3D打印的企业来说，与美国相比数量要少得多，明显落后于美国。像华峰这样拥有自主知识产权的3D打印技术，并成功应用于独立建造的不断升级的生产线，不仅在国内凤毛麟角，在国际上也处于具备强大竞争力的地位。

我国3D打印技术进展缓慢，全球3D打印技术发展仍存在诸多技术瓶颈，技术更新落后于市场需求，尤其是打印材料难以满足工业化发展的需要。正因如此，华峰的3D打印技术创新才更加难能可贵，而华峰的低调也让人肃然起敬。

2019年3D打印技术的主要进展多为西方国家所垄断，如惠普在西班牙巴塞罗那开设的3D打印和数字制造卓越中心、Photocentric推出的液晶（LC）Magna系统、Autodesk发布3D建模软件Fusion 360新附加组件。不过，令人欣喜的是，华峰华锦公司HAPTIC 3D打印技术升级及其产业化应用终于有资格在这场竞赛中占据一席之地。

华峰华锦公司HAPTIC 3D打印技术

HAPTIC 3D打印技术及其特点

HAPTIC是由华峰华锦公司工业涂层专家研发推广的一种高性能、可选择性使用的3D涂层技术。采用世界级原材料制成的水性聚氨酯配方，通过多层丝网印刷技术进行加工，除了柔软美妙的触感，兼顾了设计的灵活性。

HAPTIC本身就是独立英文单词，原意为“触感”“有触感的”，扩展意义可以理解为“触感技术”或“触觉技术”。“触感HAPTIC”由华峰引进的外籍专家Thomas Schmidt博士提出，并已成功注册商标。这里可以拿它与苹果手机做一个类比。苹果在iPhone 6s发布时，曾将3D Touch作为重大卖点推出。可在两年后，苹果新系统并没有加入3D Touch新功能。2018年苹果iPhone XR取消了3D Touch，使用的是触控操作Haptic Touch。而iPhone XS仍然采用了3D Touch。这是产品应用通过按压触摸传感器实现相应功能。而HAPTIC 3D打印技术是产业级应用，打印出的产品触感柔软，犹如丝绸堆叠的效果，近似人体硅胶，类皮肤触感。不像苹果手机靠触发后引发后续应用，本身的触感并不柔软，也缺少变化。而HAPTIC产品的表面，则可定制成光滑、牛巴戈、磨砂和橡胶等不同的触感。

同时，HAPTIC 3D打印技术具有设计上的灵活性，可以胜任全部的形状和几何设计，包括点、线和面，并且可以轻松实现不同的厚度。此外，HAPTIC 3D打印技术可以实现多种效果，足够运动厂商选择，如反射、金属、阳极化、随角异色、珠光、亮面、雾面、温变和光变。

具体来说，首先要构建3D纹理。HAPTIC 3D打印技术使用附加制造工艺，逐步建立3D纹理，最大高度为 1mm。表面纹理可以或多或少地自由设计，例如各种高度的平面、各种厚度的线条、点、平面上的孔向下延伸到织物底层，并且体现出更多的设计特征。

其次，增加最终视觉外观和表面手感。3D纹理完成后，可以在3D纹理的顶部设置最终的视觉外观层。外观可根据产品设计的特殊需要进行全面的控制和调整。所有的颜色效果可以在这个环节实现。视觉外观层的光泽度范围和表面触觉如软触摸、皮革触摸、滑触、粗糙触摸、精细纹理触摸等可以进行轻松修改。

也因此，HAPTIC产品具有良好的性能及舒适度。其涂层具有优异的耐磨、耐挠和耐水解性能。通过策略性地印刷HAPTIC设计及层数，还可对性能进行调控，从而提高产品的耐久性、稳定性和透气性。对HAPTIC进行合理设计可实现带状拉伸。HAPTIC可代替缝纫进行无缝纫结合提高舒适性，简单地说，HAPTIC印刷与材料本身浑然一体，可与皮肤直接接触，不需要再加衬来防止缝纫线带来的人体不适感。

HAPTIC技术通过修改织物表面的方式，改变人们的视觉外观，并实现预想的触觉效果。当你触摸改造过的织物表面时，会感觉到并生发出一种特殊手感。除了各种颜色和视觉效果外，触觉体验在你触摸改良产品时的一刻，即会激发你的强烈兴趣。

HAPTIC 3D打印技术的建设及运行情况

HAPTIC可以根据设计，创设出理想的独具一格、千变万化的外观，其产品的质感更加轻盈、柔软、立体、环保，这种兼具新颖与时代感的产品及服务，更能为客户节省人力成本，是制鞋业、体育用品制造业等开发高品位产品极为理想的配套工艺。

华峰华锦公司已在中国和越南进行HAPTIC生产，不仅能提供高效成熟的生产线，而且可以供应包含HAPTIC涂层的完整鞋样、服装和配件。HAPTIC自2015年初投入市场以来，凭借自身的技术优势，吸引了众多客户，目前的订单已排到2020年。

为满足客户需求，HAPTIC 3D打印生产线在短时间内进行了三次革新，即从HAPTIC 1.0升级到HAPTIC 3.0。

HAPTIC 1.0通过HAPTIC工艺改革，提升产能，节约人工，原来传统线产能60万双/月需要3000人，经过技术改革后，只需要300人即可实现。

HAPTIC 2.0，在原来人工印刷的基础上，自主开发智能自动化设备来替代，由原来的300人，优化到30人。

HAPTIC 3.0，全面提升机器运行效率，只需3～5人即可实现，同时克服第二代自动印刷存在的质量不稳定、效率不高的缺点，把原来的质量合格率在80%，提升到98%以上;提高产品良率的关键点，在于将原来移动的印刷机改为固定，而降原来固定的印刷模块改为移动生产单元。

另外，在打印涂料试验过程中，高固含环保水性聚氨酯涂料，冬天附着力初期配方不够好，通过优选配方最终得以解决。

对特殊效果HAPTIC涂层，耐挠性能有时达不到标准要求，通过改变涂层设计结构得以解决。

在运动鞋领域，一些国际著名品牌企业一般都有专门的供应商，但华峰华锦公司打破了这个惯例，成为国内同时获世界前三大著名运动品牌认证的面料供应商。

HAPTIC 3D打印技术的优势在于提高了生产率

运动鞋传统制造方法为劳动密集型多步工艺，尤其是运动鞋的鞋面材料通常由许多不同的材料组成。从不同供应商购买所有这些不同的材料必须认真协调，以满足交货期限和质量预期。在多数情况下，最低数量的订货、物流和装运已经使得情况复杂多变。对于一级鞋厂，这是一个麻烦且难以控制的过程。此外，各种材料必须相互衔接。传统工艺主要是通过缝合操作，在某些情况下，还要采取热熔层压工艺。无论如何，这些工艺都需要大量的手工劳动，推高了制造成本。大多数材料是成卷的，需要在连接前切割成适宜尺寸，由此不可避免地产生大量裁切下脚料和废料难以回收。

HAPTIC新型选择性填加3D立体涂层工艺技术解决了上述所有传统鞋类制造的缺点，一改过去传统鞋面复杂工艺，只需布料成型、水性环保印刷等几道工序，就能让鞋面一次成型，减少了纷繁复杂的工序和大量劳动力，并提供更靈活的设计，实现了哪里需要就在哪里印刷，避免了裁切产生的废料，在产品制造过程实现了材料的最佳利用率，提供更可持续发展和更少劳动力成本的解决方案。

仅就运动鞋的生产来说，目前仍要经过耐磨贴片层、大底、燕尾槽、楔形立柱、中底、条槽、凸块、开缝、内底、凸条、鞋面、鞋底等近十个工艺流程，而HAPTIC 3D打印的应用，结合热压成型，使生产工艺压缩到三个工艺流程，极大地提高了劳动生产率。

HAPTIC 3D打印技术未来拓展应用

2015年7月7日，HAPTIC获得了德意志联邦共和国注册证书;

2016年12月1日，德国GDCh联合会将HAPTIC 3D涂料技术称为运动用品供应链的一次革新;

2017年，中国香港出版的《中国涂料工业》（九月刊）刊登《HAPTIC·涂料——新型及可选择性3D表面立体涂层技术》，详细介绍华峰HAPTIC技术原理及其产业发展;

2018年11月14日，HAPTIC成功入围欧洲最高创新奖项——IET（英国工程技术学会）制造技术类创新奖;

2019年2月14日，“触感HAPTIC”商标注册成功。

以上是HAPTIC的技术创新获得肯定的情况。从市场前景来看，HAPTIC的市场规模持续扩大。

根据咨询公司Wohlers Associates的统计，2014年全球3D打印运动鞋（设备+服务）市场份额达5亿～7亿美元。未来十年全球运动鞋产业的3D打印市场将会以年均25%～40%的速度膨胀，预计至2024年，全球运动鞋产业的3D打印市场规模可达80亿～150亿美元。

另据Frost&Sullivan发布的远景调研信息，预计到2030年，全球运动鞋产业的3D打印市场规模将达到200亿～300亿美元。

HAPTIC涂层以高固含的水溶性化学品为原料，以确保工作场合及生态环境的安全环保，具有可持续性优势。其应用范围非常广泛：HAPTIC可以应用于鞋类、配件和各类服装纺织品布料，应用到的面料包括：三明治网布、单层网布、功能性网布、弹性网布、网眼布。

今天的可持续发展是体育用品业所有新发展必须具备的。除了务实制造和成本优势之外，基于填加制造技术和采用纯水基涂料两大性能，HAPTIC涂层从一开始就有明确的目标，那就是提供最佳的可持续发展目标，为运动鞋制造产业提供了具有发展潜力的新机遇。