مجله پلی یورتان/ به زودی هشت میلیارد انسان زنده در این دنیا خواهند بود – به تعداد تمام انسانهایی که پیش از ما روی زمین زندگی کردهاند. این یک فکر خارقالعاده است، زیرا به زودی ۱۶ میلیارد پا وجود خواهد داشت که به کفش نیاز دارند. به گفته شرکت Desma این یک بازار بزرگ برای تولیدکنندگان کفش است.
مانند اکثر صنایع، کفش نیز در دوران همهگیری کووید-۱۹ با رکود 22.2 درصدی مواجه شد. بازار اکنون در حال بهبود است، اما مصرف کفش – که به صورت جفت به ازای هر نفر در سال محاسبه میشود – همچنان پایینتر از سطح مصرف قبل از همهگیری است.
یکی از مهمترین تغییرات در بازار کفش غرب، از زمان آخرین نمایشگاه خانگی شرکت Desma در سال ۲۰۱۸، افزایش «انتقال» تولید به داخل کشور و در نتیجه کاهش واردات از چین است. در اوج خود، تولید کفش در چین ۶۷ درصد از بازار جهانی کفش را به خود اختصاص داده بود. این میزان با نرخ تقریبی ۳۰۰ میلیون جفت در سال به 50.3 درصد کاهش یافته است. برای درک بهتر این موضوع، کاهش سالانه تولید چین تقریبا معادل کل تولید سالانه کفش ایتالیا ات.
ساخت کفش یک فرایند پرزحمت و طاقتفرسا است که به طور سنتی با دست انجام میشود. برای سالهای متمادی، تولیدکنندگان غربی با کارکنان اتحادیهای و حقوق نسبتا خوب، نمیتوانستند رقابت کنند و با گذشت زمان، بخش عمدهای از تولید به چین منتقل شد. اما با افزایش دستمزدها در چین، ادامه بحران آمادی و رایج شدن خودکارسازی، تولید در حال بازگشت به سواحل غربی است.
اگرچه درونمرزی به طور بالقوه پرهزینهتر از برونمرزی است، اما مزایای متعددی دارد. اول اینکه، کفشها در نزدیکی بازارهایی که در آنها فروخته میشوند، تولید میشوند و این امر هم هزینه ترابری و هم هزینه کربن را کاهش میدهد. دوم، با توجه به اینکه مد یک صنعت ناپایداراست، کفشها سرعت بیشتری در بازار دارند و قبل از اینکه از مد بیفتند، به مغازهها میرسند.
با زنجیره تامین موجود، از زمان بسته شدن درب بارگنج(کانتینر) در بندری در خاور دور تا رسیدن کفشها به فروشگاههای خردهفروشی، هشت تا دوازده هفته طول میکشد. با درنظر گرفتن تولید خودکار، موضوع انتقال به خارج از کشور روشن میشود. اکنون تولید کفش با خودکارسازی در پرتغال ارزانتر از تولید کفش با دست در چین است.
شرکت Desma Schuhmaschinen (Desma)، زیرمجموعهای از شرکت Salzgitter، از سال ۱۹۴۶ تاکنون ماشینآلاتی برای فراورش پلییورتان (PU)، پلییورتان گرمانرم (TPU)، لاستیک و گرمانرمها برای استفاده در صنعت کفش تولید میکند. این شرکت حدود ۲۵۰ نفر را در کارخانه خود در شهر Achim، نزدیک شهر Bermen، آلمان استخدام میکند.
سالهاست که شرکت Desma یک نمایشگاه دوسالانه خانگی برای نمایش ماشینآلات خود برگزار میکند، رویدادی که در طول سالها به چیزی شبیه به یک نمایشگاه تجاری با بیش از ۵۰ غرفهدار از جمله شرکتهای تولیدکننده مواد و تامینکنندهی سامانهها[1]ی آماده (system house) تبدیل شده است. رویداد سال 2022 اولین رویدادی بود که در دفتر مرکزی جدید و چشمگیر این شرکت که در تابستان 2020 تکمیل شده است، برگزار شد.
شرکت Desma خود چیزهای زیادی برای نشان دادن به حدود ۷۰۰ بازدیدکننده در نمایشگاه خانه، از جمله واحد تولید مفهومی Amir-C آن، داشت. طبق مفهوم تولید، Amir-C شامل هشت ایستگاه تولید (بارگیری و تخلیه سطوح بالایی، تراز کردن، تمیز کردن، زبرکاری کف، زبرکاری دیوارههای جانبی، تمیز کردن با هوا، استفاده از حلال و پاشش سیمان) است که یک ربات شش محوره را احاطه کردهاند. هر هشت عملکرد توسط یک ربات انجام میشود.
شرکت Desma همچنین محصولاتی از جمله فناوری اختلاط Desma Tec PU و فناوری قالبگیری تزریق مستقیم PU خود را به نمایش گذاشت.
زیستپایداری: کفش کاملا PU
مواد اولیه بسیار زیادی در یک کفش وجود دارد، شاید ۲۰ ماده در یک کفش، که تنها راه برای آسانتر کردن بازیافت کفشها، ساختن آنها از مواد اولیه کمتر است. کفش Tossu یک طرح جدید از کفش اسپانیایی با نام تجاری Camper است که به طور رسمی یک روز پس از نمایشگاه خانگی (House Fair) به بازار معرفی شد. کفش Tossu دارای یک جوراب داخلی بافتنی سهبعدی است که از پلیاتیلنترفتالات (PET) بازیافتی ساخته شده و توسط یک اسکلت بیرونی TPU، بندهای TPU و زیرههای ساخته شده از ۱۰۰ درصد PU بازیافتی، در کنار هم نگه داشته میشود. نتیجه، کفشی از شرکت Decker است که به عنوان «بهطور کامل بازیافتپذیر» توصیف میشود.
اسکلت بیرونی کفش Tossu با استفاده از روشی به نام اتصال سهبعدی ساخته شده است که توسط شرکت Simplicity Works با همکاری شرکت Desma و Huntsman و دیگران توسعه داده شده است. شرکت Simplicity Works که در نزدیکی شهر Alicante، اسپانیا واقع شده است، هم به عنوان یک تولیدکننده اصلی تجهیزات (OEM) برای نامهای تجاری کفش، کفش تولید میکند و هم به عنوان تولیدکننده ماشینآلات ساخت کفش با اتصال سهبعدی فعالیت میکند.
به گفته شرکت Simplicity Works، اتصال سهبعدی سادهترین روش تولید کفش در بازار است. این شرکت با قرار دادن تمام قطعات کفش در قالب، کفش تولید میکند و آنها را تنها با یک تزریق به صورت سهبعدی به هم متصل میکند. بنابراین این یک فرایند بسیار سریع و ساده است.
قاب اسکلتی کفش Tossu محدودیتی برای فرایند اتصال سهبعدی نیست، بلکه صرفا یک مفهوم طراحی است. طبق گفته شرکت Simplicity Works، با این روش تقریبا هر چیزی ممکن است: میتوان ساختار را محکم ساخت. یا میتوان جوراب را تزریق کرد. یا میتوان تکههای چرم را در آن قرار داد و PU تمام قطعات را به هم متصل میکند.
کفشهای سفارشی
بسیاری از نامهای تجاری کفش ورزشی، امکان سفارشیسازی را ارائه میدهند. خریداران برخط همه چیز را از الگوی پارچه رویه گرفته تا رنگ کف کفش را انتخاب میکنند. اما این سفارشیسازی «احمقانه» است. بخش جلویی – سامانهای که خریدار از طریق رابط شبکه به آن دسترسی دارد – صرفا گزینهها و پرداخت مشتری را قبل از ارسال دستورالعملها به کارخانه برای انجام دستی، دریافت میکند.
یکی از چشماندازهای «نسل چهارم» شرکت Becker، «تولید بر اساس تقاضا» است: مشتری میتواند از یک فروشگاه کفش بازدید کند، کفش آرمانی خود را مشخص کند و ظرف چند ساعت آن را تحویل بگیرد. این یک داستان علمی تخیلی نیست؛ به گفته شرکت Becker، اگر اراده و سرمایهگذاری وجود داشته باشد، این امر با فناوری امروزی امکانپذیر است.
برای نشان دادن این موضوع، از بازدیدکنندگان نمایشگاه خانگی دعوت شد تا خودشان این ایده را امتحان کنند. با انتخاب گزینهها از روی صفحه لمسی، کفشی مطابق سلیقه خود طراحی کردند. فرد توانست رنگ ساختار رویه و زیره میانی از جنس PU و همچنین زیره لاستیکی و رنگ سه تکه چرم نبوک که رویه را تکمیل میکردند را انتخاب کند.
به گفته شرکت Expivi برخلاف سامانههای «غیرهوشمند» موجود، سامانه Expivi با «بخش پشتی»، سامانهای که در سمت تولید فرایند قرار دارد، ارتباط برقرار میکند و دستورالعملهایی را به سامانههای خودکار نه به افراد صادر میکند.
برای مثال، یک فرد با طراحی کفش مخصوص به خود یک کد QR دریافت میکند که در ایستگاه بعدی با روبش کد QR، تمام اطلاعات مربوط به سفارش، نه فقط انتخابهای فرد بلکه مشخصات تولید تا مواد اولیه بازیابی میشود. یک نسخه چاپی تایید میکند که برای مثال کفش دارای زیره لاستیکی Aipol EG 62، لایه میانی پلییورتان (Huntsman Energy polyol/Huntsman Suprasec isocyanate) و ساختار رویه پلییورتان (Huntsman Midsole Daltoped polyol/Huntsman Suprasec isocyanate) و تکههای چرم نبوک (از نوع Nice) خواهد بود.
ایستگاه بعدی دستگاه برش پارچه است. با روبش مجدد کد QR و بازیابی جزییات شخصیسازی ازIntegrated Systems لیرزها مسیرهایی را روی تخت برش ترسیم میکنند به طوری که تکههای چرم به گونهای قرار میگیرند که ضایعات به حداقل میرسند.
با در دست داشتن قطعات چرم برش خورده، آخرین ایستگاه دستگاه قالبگیری تزریق پلییورتان شرکت Desma است. قسمت داخلی بافته شده کفش یا «جوراب» آن، روی یک قالب (قالب به شکل پا) و قسمت رویی نبوک آن در یک قالب سه تکه قرار میگیرد. این جوراب دو چرخه تزریق PU را طی میکند، که در آن رویه به جوراب و جوراب به لایه میانی متصل، و سپس به زیره لاستیکی متصل میشود. زمان تزریق برای هر چرخه تقریبا ۱۲ ثانیه بوده و چهار دقیقه زمان برای عملآوری قبل از جدا کردن قالب لازم است. از طراحی تا محصول نهایی، کمی بیش از یک ساعت طول خواهد کشید.
طراحان جوان، کفشها را از نو اختراع میکنند
انجمن Laceless یک انجمن برخط متشکل از حدود ۴۵۰۰۰ طراح کفش است که در فضایی بین شبکه اجتماعی و بنگاه فعالیت میکند: ارتباط طراحان با تولیدکنندگانی که به دنبال استعدادهای جدید هستند. اگرچه این مسابقه به طور خاص طراحان کفشهای بدون بند را هدف قرار نداده است، نام آن نشاندهنده رهایی از محدودیتها است، بسیاری از شرکتکنندههای مرحله نهایی چالش بدون بند، یک مسابقه طراحی که توسط انجمن Laceless با همکاری شرکت Desma آغاز شده است، در واقع طرحهای بدون بند ارائه دادهاند.
طرح برنده تولید و در نمایشگاه خانگی Desma به نمایش گذاشته میشد. برنده اول طراح کفش Beluga بود. اگرچه یک نکته کوچک وجود داشت: داوران در انتخاب بین شرکتکنندگان مرحله نهایی مشکل داشتند و شرکت Desma میخواست بازیافتپذیری TPU را نشان دهد. بنابراین برنده دوم کفش مفهومی که از دانه TPU قالبگیری شده و با پودر کردن یکی از کفشهای Belugas برنده اول به دست آمده بود، معرفی شد.
شرکت Becker چالش بدون بند را در پاسخ به زیستپایداری ایجاد کرد. این شرکت کفش برنده را خرد کرده و از دانه آن، کفش Laceless 2 را ساخت.
با وجود امکانات بیحد و حصر این ماده، PU با چالش دیده شدن در بین طراحان روبرو است. به گفته شرکت Huntsman، امروزه افراد بسیار کمی به خصوص جوانان پلییورتان را میشناسند و بعضی از افراد مسنتر، هنوز این تصور را دارند که پلییورتان یک ماده شیمیایی کثیف و دشوار است… سنگین است، زرد میشود و غیره.
شرکت Laceless تایید کرد که بسیاری از طراحان جوان، PU را نادیده میگیرند، تا زمانی که متوجه شوند چه کاربردهایی دارد: در انجمن Laceless، اغلب طرحهایی دیده میشود که یک یا دو سال در صنعت پیشرو هستند. از بین طرحهایی که در حال حاضر منتشر میشوند، بسیاری از آنها میتوانند با استفاده از تزریق مستقیم ساخته شوند.
آیا اندرویدها خواب پای تزریقشده را میبینند؟
در ابتدای این مطلب، تصویری از کفشهای فانتزی قرار دارد. هیچ دست انسانی هرگز مداد یا قلم را برای کشیدن آن لمس نکرده است: این ساخته یک مولد متن به تصویر هوش مصنوعی به نام MidJourney است. به همین ترتیب، شرکت Hyperganic، یک شرکت نوپا خودساخته «فناوری عمیق» از مونیخ، با استفاده از هوش مصنوعی، طرحهای دوبعدی را در کمترین زمان به قالبهای سهبعدی تبدیل میکند.
یک طراح دوبعدی، بدون هیچ دانشی از سامانههای CAD، میتواند با استفاده از ابزارهایی که بهتر میشناسد، معمولا Illustrator یا Photoshop – کفش طراحی کند. مشخصات کفی، لایه میانی و رویه کفش با هوش مصنوعی Hyperganic از دو بعد به سه بعد تبدیل میشود و نقشههای بافت دوبعدی، برای مثال طرح پلنگ یا راهراه گورخر، میتوانند به سهبعدی تبدیل شوند و جزییات سطح را به اجزای کفش اضافه کنند.
بخش واقعا هوشمندانه این فرایند، تبدیل به فضای سهبعدی نیست، بلکه تبدیل از فضای مثبت به فضای منفی است. هوش مصنوعی فایلهای CAD را برای ساخت قالبهای واقعی، چه چاپ سهبعدی باشند و چه از جنس آلومینیوم و با فرز CNC ساخته شده باشند، ایجاد میکند. در ایجاد شکلهای قالب، نرمافزار Hyperganic جریان مواد تزریقشده و هندسه رهاسازی قالب را در نظر میگیرد.
به گفته شرکت Hyperganic مواد رفتار متفاوتی دارند. برای مثال، مواد مختلف ضریب جمعشدگی متفاوتی دارند. این را میتوان به الگوریتم آموزش داد تا آن را اعمال کند. اگر به الگوریتم گفته شود که از این ماده استفاده میشود، هوش تعبیهشده متوجه میشود که این ماده درون قالب جمع میشود و با ایجاد یک دورافت (offset)، با کمی بزرگتر کردن قالب، این جمعشدگی را خنثی میکند. این همان روشی است که یک انسان قالب را طراحی میکند؛ تنها تفاوت این است که این کار به صورت دستی در CAD انجام نمیشود، بلکه به صورت خودکار با یک الگوریتم انجام میشود.
برای نشان دادن قدرت هوش مصنوعی، شرکت Footwearology، از حضار همایش در نمایشگاه کلمات کلیدی زیر را پرسید: نوع کفش، مدل، رنگ و حالت. اینها به یک هوش مصنوعی تبدیل متن به گفتار، Dall-E 2، داده شدند و طرحها تولید شدند. پس از انتخاب طرح تولیدشده توسط هوش مصنوعی، آن را به هوش مصنوعی Hyperganic دادند تا قالبی تولید کند و طرح کفش آماده تولید را ایجاد کند.
شاید همه اینها این سوال را مطرح کند: اگر هوش مصنوعی با همین سرعت ادامه یابد، آیا اربابان ربات ما به کفش نیاز خواهند داشت؟
منبع:
James Snodgrass, “Best foot forward,” Urethanes Technology International, page 26-28, October/November 2022.
[1] در اصطلاح به معنای یک شرکت یا سازمان است که در زمینه طراحی، توسعه، پیادهسازی و نگهداری سامانههای پیچیده فعالیت میکند.
برگردان: مهندس شبنم عزالدین