Công nghệ đan thân giày 3D hoạt động như thế nào

A Máy dệt kim thân giày 3D sử dụng công nghệ dệt kim phẳng được vi tính hóa để tạo ra phần trên của giày - phần quấn quanh và phía trên bàn chân - dưới dạng một phần liền mạch duy nhất. Không giống như các phương pháp sản xuất truyền thống là cắt các tấm vải và khâu chúng lại với nhau, những máy này lập trình đường dẫn sợi theo ba chiều, cho phép tạo hình phần trên với các vùng được thiết kế để co giãn, hỗ trợ, đệm và thông gió được tích hợp trực tiếp vào cấu trúc. Sợi được đưa qua các máy cấp liệu tự động và được cuộn bằng kim chính xác theo hướng dẫn từ phần mềm dệt kim dựa trên CAD. Kết quả là phần thân giày gần như đã hoàn thiện và chỉ cần xử lý hậu kỳ ở mức tối thiểu trước khi lắp ráp vào đế.

Hầu hết các máy dệt kim 3D phía trên hiện đại đều hoạt động trên hệ thống dệt kim phẳng chữ V với các giường kim được đặt ở các góc đối diện. Thiết lập này cho phép máy tạo hình dạng ba chiều - bao gồm hộp ngón chân, phần gót chân và vùng vòm - mà không yêu cầu tạo hình thủ công. Các máy cao cấp có thể sử dụng đồng thời nhiều vật liệu mang sợi, cho phép tích hợp các vật liệu, màu sắc và kết cấu khác nhau vào một lần dệt kim. Một số hệ thống cũng hỗ trợ tích hợp sợi gia cố sợi đơn, sợi nhựa nhiệt dẻo liên kết dưới nhiệt và đầu vào sợi tái chế.

Ưu điểm chính so với sản xuất truyền thống

Quy trình sản xuất mũ giày truyền thống bao gồm nhiều giai đoạn: tìm nguồn nguyên liệu, cắt, bào, khâu và kiểm tra chất lượng ở mỗi bước. Mỗi giai đoạn sẽ làm tăng thêm chi phí lao động và gây ra nguy cơ hỏng đường may hoặc lãng phí vật liệu do cắt không hiệu quả. Máy dệt kim mũ giày 3D hợp nhất các công đoạn này thành một quy trình tự động duy nhất, có tác động có thể đo lường được đối với hiệu quả sản xuất, cơ cấu chi phí và chất lượng sản phẩm.

Giảm lãng phí nguyên liệu là một trong những lợi ích được nhắc đến nhiều nhất. Các phương pháp cắt và may thông thường có thể lãng phí từ 15% đến 30% vải tùy thuộc vào độ phức tạp của mẫu. Chất thải từ dệt kim thành hình gần như bằng không, vì sợi chỉ được tiêu thụ ở những nơi cần kết cấu. Điều này đặc biệt có ý nghĩa đối với các nhà sản xuất làm việc với sợi kỹ thuật đắt tiền hoặc đầu vào sợi bền vững, trong đó chi phí nguyên vật liệu là yếu tố quyết định ngân sách chính.

Việc loại bỏ đường may cũng cải thiện hiệu suất và sự thoải mái của giày thành phẩm. Các đường may ở mũ giày truyền thống là những điểm chịu áp lực có thể gây ra các điểm nóng và mài mòn trong quá trình mòn. Thân giày được dệt kim liền mạch giúp phân bổ lực căng đồng đều hơn trên bề mặt tiếp xúc với bàn chân, đó là lý do tại sao công nghệ này đã được áp dụng rộng rãi trong giày thể thao và giày biểu diễn trước khi lan rộng sang các loại giày phong cách sống và thông thường.

Các loại máy dệt kim thân giày 3D

Không phải tất cả các máy đều hoạt động giống hệt nhau. Danh mục này bao gồm một số cấu hình riêng biệt phù hợp với quy mô sản xuất, kiểu mũ trên và loại sợi khác nhau. Hiểu được sự khác biệt là điều cần thiết trước khi đưa ra quyết định mua sắm.

Đối với các nhà sản xuất hướng tới giày dép thể thao có cấu trúc với công nghệ dệt kim vùng, máy giường chữ V phẳng trong phạm vi cỡ E14 đến E18 là cấu hình được chỉ định phổ biến nhất. Các khổ vải mịn hơn tạo ra các bề mặt vải dày đặc hơn, có cấu trúc hơn, trong khi các khổ vải thô hơn hoạt động tốt hơn đối với các kết cấu thô hoặc sợi kỹ thuật nặng hơn. Máy dệt kim toàn bộ trang phục của các thương hiệu như Shima Seiki (WHOLEGARMENT) và Stoll (đan và mặc) mang lại sự tự do nhất về thiết kế nhưng có chi phí vốn cao hơn và yêu cầu vận hành phần mềm tiên tiến hơn.

Khả năng tương thích của sợi và những cân nhắc về vật liệu

Hiệu suất của mũ giày dệt kim được quyết định nhiều bởi việc lựa chọn sợi cũng như cấu hình máy. Máy dệt kim thân giày 3D có thể xử lý nhiều loại sợi, nhưng không phải sợi nào cũng tương thích với tất cả các khổ máy hoặc cấu trúc dệt kim. Việc kết hợp các đặc tính của sợi với thông số kỹ thuật của máy là một bước kỹ thuật ảnh hưởng đến cả độ tin cậy của quy trình dệt kim và các đặc tính vật lý của sản phẩm cuối cùng.

• Sợi đa sợi polyester và nylon được sử dụng rộng rãi nhất trong dệt kim giày dép do độ bền cao, khả năng chống mài mòn và khả năng tương thích với các máy cỡ nhỏ. Chúng có sẵn ở dạng kết cấu, dạng phẳng và dạng vướng vào không khí, mỗi dạng tạo ra tính thẩm mỹ bề mặt khác nhau.
• Sợi polyurethane nhiệt dẻo (TPU) thường được tích hợp vào các vùng gia cố. Khi ép nhiệt sau khi dệt kim, chúng liên kết với các sợi liền kề và tạo ra các vùng kết cấu chắc chắn mà không cần lớp phủ dính hoặc tấm gia cố bổ sung.
• Sợi PET tái chế ngày càng phổ biến khi các thương hiệu theo đuổi các chứng nhận bền vững. Những sợi này hoạt động tương tự như polyester nguyên chất trên máy nhưng có thể yêu cầu điều chỉnh hiệu chỉnh độ căng do có sự thay đổi nhỏ về độ đồng đều của sợi.
• Sợi lõi Elastane hoặc spandex cung cấp vùng co giãn cho phù hợp thoải mái. Chúng thường được mạ bằng một loại sợi bề mặt thay vì dệt kim đơn thuần, vì elastane trần rất khó gia công trên kim đan giày dép tiêu chuẩn.

Tích hợp phần mềm, lập trình và thiết kế

Vận hành máy dệt kim thân giày 3D cũng là một thách thức về phần mềm cũng như máy móc. Mọi kiểu dáng trên phải được lập trình bằng phần mềm CAD đan trước khi máy có thể tạo ra nó. Các nền tảng hàng đầu bao gồm dòng SDS-ONE APEX của Shima Seiki, phần mềm M1 Plus của Stoll và môi trường lập trình độc quyền của Santoni. Những công cụ này cho phép các nhà thiết kế lập bản đồ các đường dẫn sợi, xác định các loại mũi khâu theo vùng, mô phỏng hành vi của vải và tạo các tệp đầu ra mà máy có thể đọc được.

Một khía cạnh quan trọng của quy trình làm việc của phần mềm là sự tích hợp giữa máy kéo chân 3D và chương trình đan. Các nhà thiết kế thường bắt đầu bằng phần cuối cùng kỹ thuật số - một mẫu máy tính của dạng giày - và ánh xạ thiết kế phía trên lên đó. Sau đó, phần mềm sẽ chuyển hình dạng 3D đó thành một chuỗi đan phẳng mà khi vải được làm giãn hoặc hấp qua lần cuối vật lý, sẽ khôi phục lại dạng ba chiều như dự kiến. Quá trình này, đôi khi được gọi là lập trình "đan cho vừa vặn", đòi hỏi cả kiến ​​thức kỹ thuật đan và sự hiểu biết về cách kết hợp sợi và mũi khâu khác nhau hoạt động dưới sức căng và nhiệt.

Chu kỳ lấy mẫu trên máy dệt kim điều khiển bằng CNC nhanh hơn so với trên dây chuyền sản xuất truyền thống. Một chương trình cấp trên mới thường có thể tạo ra mẫu vật lý đầu tiên trong vòng vài giờ sau khi hoàn thiện phần mềm, so với vài ngày hoặc vài tuần đối với các nguyên mẫu cắt và may. Lợi thế về tốc độ này giúp rút ngắn thời gian phát triển sản phẩm và cho phép các thương hiệu lặp lại nhiều biến thể thiết kế hơn trong một mùa phát triển.

Những điều cần đánh giá trước khi đầu tư vào máy dệt kim trên 3D

Mua một máy dệt kim mũ giày 3D là một quyết định cần nhiều vốn, với các hệ thống cấp cơ bản có giá khởi điểm khoảng 100.000 USD và các máy may toàn bộ thông số kỹ thuật cao có giá trị từ 500.000 USD trở lên mỗi chiếc. Trước khi cam kết, các nhà sản xuất và thương hiệu nên đánh giá một số yếu tố hoạt động và chiến lược.

Khối lượng sản xuất và hồ sơ đặt hàng

Máy dệt kim 3D vượt trội trong các hoạt động sản xuất hàng loạt nhỏ, đa dạng về kiểu dáng. Nếu hồ sơ đặt hàng của bạn liên quan đến khối lượng lớn của một kiểu dáng duy nhất, tính kinh tế trên mỗi đơn vị có thể không tốt hơn sản xuất truyền thống. Tuy nhiên, nếu doanh nghiệp của bạn yêu cầu thay đổi kiểu dáng thường xuyên, thời gian thực hiện ngắn hoặc khả năng sản xuất theo yêu cầu thì tính linh hoạt của máy dệt kim CNC sẽ trở thành một tài sản cạnh tranh. Nhiều thương hiệu sử dụng máy dệt kim để phát triển và sản xuất phiên bản giới hạn trong khi tìm nguồn cung ứng số lượng lớn ở nơi khác.

Yêu cầu về lực lượng lao động kỹ thuật

Việc vận hành máy dệt kim hết công suất đòi hỏi các kỹ thuật viên được đào tạo hiểu biết cả về mặt cơ khí - bảo trì kim, độ căng của sợi, chẩn đoán lỗi vải - và mặt phần mềm. Việc tìm kiếm hoặc phát triển bộ kỹ năng này thường là thách thức bị đánh giá thấp nhất khi thực hiện một hoạt động dệt kim mới. Các nhà cung cấp máy móc thường cung cấp các chương trình đào tạo, nhưng việc phát triển năng lực lâu dài đòi hỏi phải đầu tư liên tục vào nhân viên kỹ thuật.

Yêu cầu về quy trình sau đan

Phần thân giày bằng vải dệt kim thoát ra khỏi máy dưới dạng một miếng phẳng phải được định hình, định hình bằng nhiệt và chuẩn bị trước khi liên kết bền và duy nhất. Chuỗi quy trình sau dệt kim thường bao gồm hấp hoặc ép nhiệt trên lớp cuối cùng, sử dụng chất làm cứng ngón chân hoặc bộ đếm gót nếu cần, hoàn thiện cạnh và kiểm tra chất lượng. Các bước này yêu cầu thiết bị phụ trợ và không gian sàn phải được bố trí trong cơ sở cùng với máy dệt kim.

Hiểu được toàn bộ quy trình sản xuất - từ nón sợi đến phần trên thành phẩm - cho phép nhà sản xuất tính toán chính xác chi phí thực tế trên mỗi cặp, bao gồm tất cả nhân công, năng lượng, vật tư tiêu hao và khấu hao thiết bị trong mọi giai đoạn. Chế độ xem toàn bộ chi phí này rất cần thiết để tạo ra một trường hợp đầu tư được giám sát chặt chẽ về mặt hoạt động.