No PICO da inovação em calçados

Demonstrando que imprimir tênis inteiros em 3D não apenas é possível, mas também mais eficiente.

A PEAK é uma marca líder de roupas esportivas, estabelecida na China em 1989. Em 2015, a receita da PEAK ultrapassou 3 bilhões de RMB (cerca de US$ 430 milhões). Dois anos depois, a PEAK se tornou pioneira na fabricação de calçados usando impressão 3D. Agora, a PEAK adotou totalmente a tecnologia de impressão 3D em seu processo de fabricação de calçados. Enquanto outras empresas se concentraram exclusivamente no entressola e na palmilha, a PEAK imprime em 3D o sapato inteiro, incluindo a parte superior. Graças a essa inovação, o lançamento de tênis esportivos impressos em 3D da PEAK intensificou-se, e as melhorias que a impressão 3D trouxe para os produtos da PEAK são evidentes.

Em novembro de 2021, a série de sapatos de basquete leves da PEAK, o TaiChi, lançou um modelo impresso em 3D. Sua parte superior foi impressa usando sistemas de extrusão de material Raise3D e um material termossensível que muda de cor de acordo com variações de temperatura. Em dezembro de 2021, a PEAK lançou a primeira versão de sua nova série de tênis impressos em 3D, Future Fusion 3.0xSeapool, com uma tiragem limitada de 199 pares. Hoje, a PEAK é uma gigante com mais de 5.000 lojas de varejo na China.

Future Fusion 3.0 renascimento

"Adquirimos nossa primeira impressora SLA para design industrial em 2013", diz Huang Zheng, Diretor de Tecnologia e Inovação da PEAK Sport, "com o objetivo de digitalizar todo o nosso processo de design, desde o design de movimento até o desenvolvimento. Em seguida, experimentamos o processo FFF relativamente cedo em nossa pesquisa de tecnologia geral, em um momento em que apenas PLA e ABS estavam comumente disponíveis. Então, em 2018, com filamento TPU, tentamos primeiro imprimir diretamente toda a parte superior do sapato, e outras partes relacionadas, usando impressoras FFF."

Isso foi um divisor de águas. A PEAK reconstruiu seu processo de fabricação do zero e em torno da impressão 3D. Por exemplo, a parte superior do Future Fusion 3.0xSeapool foi fabricada usando a tecnologia FFF (Fused Filament Fabrication) da Raise3D. Esta parte superior do sapato é formada diretamente depositando sucessivas camadas impressas. Para cada camada, a impressora utiliza um material colorido como linha, com 0,4-0,8 mm de diâmetro, seguindo um caminho cruzado que forma um padrão de grade pré-determinado. Portanto, a impressora pode desenhar cada camada com um padrão e cor diferentes. À medida que a impressora FFF constrói camadas sobre camadas, forma-se um tecido composto que é permeável, com uma aparência única e criativa, permeabilidade e combinações ilimitadas.

“Após a introdução da impressão 3D, nossa produção é principalmente dividida em duas partes,” explica Zhao Fujian, Gerente de Produção na PEAK Sport. “Uma linha de produção é para o sapato acabado e outra é para componentes soltos. Após a introdução da impressão 3D para substituir todos os nossos materiais de couro, pudemos dispensar a perfuração da malha e o processo de soldagem de alta frequência (HF) foi completamente eliminado. Isso normalmente consumiria mais de 50% do nosso tempo de produção geral, com custos elevados de equipamentos para corte e escultura elétrica, estampagem e costura. No geral, reduzimos o tempo de produção em um terço, com muito menos mão de obra envolvida.”

Com base neste método de fabricação, a PEAK repensou seu processo de produção de tênis, resultando em um procedimento baseado em impressão 3D que é mais curto e flexível do que o processo de fabricação original. A melhoria mais significativa é na fase de fabricação da parte superior do sapato. Através da solução de impressão FFF integrada fornecida pela Raise3D, a PEAK substituiu os oito procedimentos originais de flyknit por três novos procedimentos. Devido ao alto nível de digitalização do processo de impressão FFF, esses novos procedimentos são mais eficientes quando se trata de quantidades variáveis e demanda do produto.

Além disso, em comparação com o processo flyknit, iniciar uma nova linha de impressão não requer uma grande quantidade de trabalho para programar um caminho de tecelagem sofisticado. Em vez disso, o software de impressão 3D gera automaticamente os caminhos de impressão e um código de comando correspondente para a máquina. Uma impressora 3D é muito mais fácil de calibrar para carregamento e descarregamento de material, sem a necessidade de troca de ferramentas, e pode fornecer partes superiores de sapatos com qualquer padrão ou combinação seguindo um caminho de impressão pré-determinado.

Esses recursos também trazem vantagens consideráveis em termos de iterações de prototipagem. O uso da impressão 3D permite a prototipagem rápida de partes superiores e entressolas de sapatos funcionais que podem ser montados e usados diretamente. Esse processo permite que a PEAK realize mais iterações de design que também são mais rápidas.

Em seus pés em 10 dias

A produção em lote de 199 pares do Future Fusion3.0xSeapool levou apenas dez dias. Uma vez definido o projeto CAD, a fase de fabricação por impressão 3D começou imediatamente e sem problemas. Primeiro, as partes superiores e as entressolas dos tênis foram impressas em 3D simultaneamente ao longo de quatro dias, por meio de duas tecnologias distintas de impressão 3D. Foram necessários mais dois dias para reunir todos os componentes impressos em 3D e mais três dias para enfileirar e passar pelo processo de montagem.

Como exemplo, enquanto as entressolas eram impressas via SLS, as partes superiores eram impressas usando a solução especializada da Raise3D para impressão de calçados, que entrega um par de partes superiores de tênis em cerca de três horas. Não há necessidade de ajustar o procedimento de impressão, uma vez que os diversos tamanhos de sapato das partes superiores estão incluídos na fila de tarefas. Múltiplas impressoras trabalhando sincronizadas requerem muito pouco trabalho humano.

Antes de a PEAK ajustar o processo de produção para os modelos Fusion3.0, a empresa ganhou destaque com o primeiro modelo FF1.0, lançado em 2019. "Naquela época, ele realmente estabeleceu um padrão para a indústria, com uma entressola sinterizada a pó e a parte superior do sapato impressa em FFF", diz Jijie Lin, Especialista em Impressão 3D na PEAK, responsável pela produção. "Fomos convidados para exibir este produto nos EUA como palestrantes convidados entre as marcas internacionais. Mas - acrescenta Lin - ainda há um longo caminho a percorrer. Afinal, é uma tecnologia emergente [...] À medida que os materiais e processos continuam a amadurecer, acredito que mais marcas entrarão nesta área para abraçá-la. Certamente há muito espaço para melhoria."

Um dos elementos que surgiram da experiência da PEAK é que também há vários benefícios imediatos e evidentes. O uso da impressão 3D resulta em um custo de produção por unidade muito mais baixo, tornando-o ideal para produção em pequenos lotes. Com processos tradicionais, a produção em massa de partes superiores de sapatos é realizada com tricô e corte. A estrutura de custos desse tipo de processo não é adequada para pequenos lotes. Ele requer um investimento extremamente alto de cerca de 25.000 USD para adquirir um único conjunto de equipamentos de tricô e corte.

Uma grande quantidade de material é necessária para cada rodada de processamento para equilibrar a depreciação da máquina e o custo das ferramentas. Portanto, fabricar 199 pares de partes superiores de sapatos com esse tipo de equipamento resultaria em pesadas perdas ou preços irrazoavelmente altos. No entanto, a tecnologia de impressão da Raise3D é acessível e capaz de produzir qualquer quantidade necessária de partes superiores, sem custos ocultos ou altos níveis de depreciação. Além disso, com a tecnologia de impressão 3D de calçados continuando a evoluir no futuro, é provável que a eficiência de custos melhore ainda mais.

Aproximando-se silenciosamente do futuro

O mercado testemunhou os esforços da PEAK e o subsequente sucesso na implementação da impressão 3D. Agora, a PEAK expandiu ainda mais a família de impressão 3D com os modelos da série Fusion, Future E e Future Alpha. A série Future Fusion continua a evoluir, com o mais recente modelo Future Fusion 3.0. Além disso, a PEAK trouxe a impressão 3D para a série TaiChi, seu produto principal.

Na história da empresa na implementação da impressão 3D, a PEAK utilizou diferentes tecnologias de impressão e novas estratégias comerciais. Uma das próximas evoluções envolve o uso de materiais TPU (Poliuretano Termoplástico) cada vez mais flexíveis. Desta forma, a parte superior pode ser impressa como uma peça plana e posteriormente ser dobrada e montada, eliminando a necessidade de uma estrutura de suporte. Essa integração contribui para a pesquisa profunda da PEAK sobre os mecanismos de impressão 3D e suas aplicações na fabricação.

A série Future Fusion 3.0 está evoluindo em um nível de produto e fabricação aproveitando ao máximo a impressão 3D. Comparado com as versões anteriores, apresenta avanços no design, como acessórios de parte superior de sapato removíveis, mas também melhorias na eficiência de custos de fabricação.

A transformação da indústria de calçados em direção à adoção do processo de impressão 3D precisa do apoio de fornecedores de tecnologia capazes de fornecer soluções comprovadas. Para implementar a fabricação flexível, os fabricantes devem integrar digitalização, materiais e máquinas. Uma vez que existam fabricantes ansiosos e focados na implementação da impressão 3D, como a PEAK, encontrarão seu aliado mais forte em tecnologias de AM versáteis, como as desenvolvidas pela Raise3D.

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