Переосмысление обуви: два студента разрабатывают 3D-печатную индивидуальную алгоритмическую обувь

В то время как 3D-печатные наряды и аксессуары совершают настоящую революцию на подиумах всего мира, разработчики обуви все еще борются с трудностями 3D-печати. И это очень печально, поскольку 3D-принтинг может предложить решение проблемы постоянно растущего количества неперерабатываемой обуви. В то время как на удивление сложный процесс 3D-печати считается удобным, прочным, модным и идеально подходящим решением для наших ног, два студента из университета Филадельфии смогли придумать способы его упрощения.

Для своего дипломного проекта студенты факультета промышленного дизайна Мэтт Флаил и Тим Гантер начали работу над проектом FOOTPRINT, целью которого является производство ультрасовременной обуви посредством 3D-сканирования, алгоритмического моделирования и 3D-печати.

Как объяснил Мэтт, основой для этого проекта стало разочарование во всей стандартизированной обуви. "Мы поняли, что нет двух одинаковых ног,  даже наши собственные отличаются. Почему такая специфическая для пользователя продукция, как обувь, производится через стандартную систему размеров? Даже самые передовые кроссовки не решают проблему ненадлежащей посадки и выравнивания тела, от лодыжек до колен, бедер и спины. Это значительно увеличивает риск травм и хронической мышечной и суставной усталости. Более того, современная обувь имеет абсолютно негативное влияние на окружающую среду, поскольку более 300 миллионов пар выбрасывается ежегодно на свалку (не утилизируется), и это не говоря еще об отходах обувных фабрик.

Студенты подумали, что пришло время реконструировать обувную промышленность. Начиная ломать процесс изготовления обуви, они обратили внимание на то, что большинство фабрик производит ее на основе пены. Было также решено проконсультироваться с ортопедами касательно проблем, причиной которых является обувь, и насчет оптимальных вариантов их решения. "Самая большая проблема, которую мы обнаружили, заключается в  ортопедических элементах обуви. Они отлично сидятт на ноге и поддерживает ее, когда вы стоите на плоской поверхности, но если они не вписываются в кроссовок правильно, это может принести больше вреда, чем пользы",  - говорит Мэтт.

Они стали изучать различные современные технологий, в том числе программное обеспечение для фотограмметрии, сканирования структурированным светом и 3D-печати. Рассмотренные ими технологии крайне редко используются в обувной промышленности. "Мы хотели также изучить, как в настоящее время с помощью 3D-сканирования получают конкретные пользовательские продукты. Все, начиная с протезов и до наушников-вкладышей. Мы также изучили, как сегодня 3D-печать используется для создания обуви, - говорят они. - В основном она применяется в моде для создания моделей либо из жесткого, либо из полугибкого материала для уникальных образов, которые больше похожи на произведения искусства, чем функциональную обувь.

Поэтому студенты решили использовать эти технологии по максимуму, чтобы переосмыслить производство, включить возможность кастомизации и уменьшить, насколько это возможно, количество отходов. В качестве предмета испытаний они использовали свои ступни. "Сканы наших ступней были использованы для создания точных моделей стелек и подошвы. Затем эти модели были использованы ПО для 3D-моделирования и алгоритмического моделирования для создания клеточных структур, которые в действительности имитировали амортизацию, представленную пеной EVA, которая часто используется в индустрии. Сочетание программных пакетов позволило нам манипулировать размером, формой и положением клеток. С помощью этой техники мы можем создавать подошвы с переменной плотностью для конкретных потребностей поддержки, используя только один материал и одну основную геометрическую структуру", -  объясняет Мэтт. Это не только поможет устранить типичные проблемы со здоровьем, связанные с обувью. Проблемы будут устранены еще в начале производства, без необходимости использовать ортопедические элементы, которые часто не соответствуют стандартным размерам обуви.

Оказалось, что 3D-печать идеально подходит для производства недорогой индивидуальной подошвы, с использованием ряда гибких нитей, включая NinjaFlex, SemiFlex и FilaFlex. "Мы создали ряд моделей на традиционных FDM-принтерах (в данном случае Bukobot), пытаясь усовершенствовать размер, форму и толщину клеток, чтобы обеспечить лучшую защиту от воздействий. Мы были довольны результатами испытаний, поэтому начали разработку моделей подошвы и оставшихся частей обуви на более современных машинах", - говорит Мэтт.

Последующие испытания проводились с помощью 3D-принтеров Stratasys Objet (используя материалы TangoBlack и TangoPlus), но они не были пригодными для обуви. Очередные тестовые образцы, изготовленные на 3D-принтерах SLS  от компании InterMountain 3D, оказалась более успешными (использовался материал DuraForm Flex на основе нейлона). "Показанные модели соответствуют параметрам качества, которые мы искали, в плане сжатия и гибких характеристик. Единственным недостатком является недолговечность этих моделей (требуется защитное покрытие). На сегодняшний день наш метод производства - SLS печать, и мы считаем, что за счет дополнительного тестирования можно получить эффективные модели от процесса лазерного спекания. Он очень легкий и наиболее близок к пене", -  говорит Мэтт.

С базовым подходом к подошве и поддержке студенты перешли к "верху" - тканевая часть обуви, которая защищает верхнюю половину наших ног и в целом выглядит здорово. Для создания трикотажного верха с более индивидуальной посадкой они объединились с компанией SHIMA Seiki, которая специализируются на автоматизированном процессе WHOLEGARMENT. "Наш верх были связан за один подход с вплетением термоусадочной пряжи. После вязки он был натянут на колодку и пропарен, вследствие чего вокруг ноги сформировалась термоусадочная пряжа для идеальной посадки", - говорит Мэтт.

Как можно увидеть на фотографиях выше, все части собираются вместе, имея вид футуристической обуви. Хотя изначально был план разработать кроссовки, Мэтт и Тим поняли, что этот процесс можно применять к любому типу обуви. В конце концов, отлично сидящая обувь не имеет границ.

Получив грант от Shapeways, студенты проведут следующие несколько месяцев над усовершенствованием своих концепций и даже испытанием  дополнительных структур. К их команде присоединился студент, специализирующийся на лечении заболеваний стоп, вместе со своими профессорами. "Работа с ними должна позволить нам определить потребности отдельных пациентов и те места, где мы должны добавить или убрать клетки, использовать различные материалы и создавать более адаптивные формы", - объясняет Мэтт.

Таким образом, удобная, хорошо сидящая и пригодная для вторичной переработки обувь - уже не за горами, и мы, несомненно, услышим гораздо больше об этих фантастических дизайнах обуви в ближайшем будущем.

Переведено smileexpo.ru