Настройка беговой обуви

При разработке дизайна спортивной обуви - или спортивного инвентаря в целом - производительность является ключевым фактором. Функциональная обувь определяется множеством факторов, и требования различаются в зависимости от функции обуви; Например, к кроссовкам предъявляются другие требования, чем к кроссовкам для баскетбола. Беговые кроссовки легкие и гибкие и предназначены для амортизации и стабилизации в течение длительного времени, а баскетбольные кроссовки предназначены для обеспечения устойчивости голеностопного сустава и поглощения ударов при резких изменениях направления. То, как кроссовки позволяют бегуну приземляться и отталкиваться на каждом шагу, является предметом постоянной оценки инженеров по мере появления новых технологий. Высококачественные материалы, такие как углеродное волокно, могут помочь обеспечить жесткость, не добавляя большого веса таким частям обуви, как межподошва, носок и голенище (поддерживающая структура в обуви, которая проходит под сводом стопы).

Китайский стартап спортивной одежды Bmai (Пекин, Китай) поставил перед собой цель создать высокопроизводительную марафонскую обувь по цене, доступной обычным потребителям, но при этом хотел воспользоваться преимуществом легкости и жесткости углеродного волокна.

«Одним из ключевых факторов инноваций в обуви являются новые материалы, - говорит Аксис Лю, ведущий дизайнер Bmai. «Материальные технологии продвинулись вперед семимильными шагами за последние одно или два десятилетия. Сейчас есть множество материалов на выбор, но более легкие материалы, которые обеспечивают лучшую поддержку, стабильность и производительность, пользуются все большим спросом, поскольку бренды полагаются на них, чтобы увеличить свои конкурентные преимущества ».

Углеродное волокно используется в высококачественной обуви с 1990-х годов, при этом такие бренды, как Nike и Adidas, применяют его для изготовления элитной спортивной обуви. Кроссовки из углеродного волокна могут стоить от 160 до 250 долларов. Например, Nike ZoomX Vaporfly, который имеет пластину из углеродного волокна во всю длину в межподошве, продается по цене около 250 долларов. Если учесть, что кроссовки необходимо менять каждые 300-500 миль, что в конечном итоге происходит каждые 4-6 месяцев для бегуна, который в среднем проезжает 20 миль в неделю, затраты могут быстро возрасти. Компания Bmai хотела создать кроссовки с хорошими характеристиками, но при этом доступными, эстетически привлекательными и доступными для массового рынка.

«Одна из лучших вещей в беге - это то, что для начала вам просто нужна пара обуви хорошего качества», - говорит Лю. «Мы не хотим, чтобы дорогая обувь стала препятствием».

Компания намеревалась протестировать прототип стельки из углеродного волокна в ограниченной версии своей флагманской беговой обуви Mile 42K - дизайн, предназначенный для любителей марафонских бегов. Конечной целью было найти решение, которое позволило бы Bmai производить коммерческую обувь, которая стоила бы около 399 юаней (56 долларов США). Компания также стремилась снизить вес и при этом обеспечить сопротивление кручению, которое хорошо сочетается с углеродным волокном.

Возможности крупносерийного производства. Поскольку Maezio является термопластом, его можно термоформовать с высокими показателями текучести, более коротким циклом и меньшими затратами. Источник | Ковестро

Настраиваемый материал

Откройте для себя новый бренд Maezio из термопластичных композитов, армированных непрерывными волокнами (CFRTP), представленный Covestro (Леверкузен, Германия; Шанхай, Китай) в октябре 2018 года. Линия продукции включает армированные в одном направлении (UD) ленты и листы из углеродных волокон, пропитанных внутри поликарбонатная (ПК) матрица. По словам Ковестро, CFRTP может быть настроен на производительность, эстетику и экономию на масштабе и может использоваться в продуктах в широком спектре отраслей.

Maezio можно подвергать термоформованию с высокой производительностью, более коротким циклом и меньшими затратами на миллионы деталей в год. Также могут быть интегрированы другие производственные технологии, такие как формование поверх, автоматическая укладка ленты (ATL) и автоматическая укладка волокна (AFP). Компания рассматривает Maezio как материал, способствующий крупносерийному производству в самых разных сферах применения.

«Мы считаем, что бренд Maezio может принести пользу новому поколению продуктов в различных отраслях, предлагая сочетание легкой конструкции, особой прочности и отделки в масштабах, которые еще не достижимы с помощью передовых материалов», - говорит Лиза Кетелсен, глава отдела термопластичных композитов Ковестро.

Главное преимущество Maezio - это его настраиваемость . . Ленты UD, которые имеют толщину всего 120 микрон, можно ламинировать под разными углами, чтобы сформировать листы, настроенные для удовлетворения различных эксплуатационных и механических критериев. В результате получаются прочные, жесткие, легкие листы с естественной однонаправленной обработкой поверхности. Кроме того, композиты CFRTP пригодны для вторичной переработки.

Подходит

Новые дизайны спортивной обуви требуют особого подхода. Модификация является частью процесса проектирования, и часто требуется много тестирования и итераций.

«[Характеристики обуви] очень нацелены на достижение конкретной цели», - говорит Арне Ботчер, менеджер по развитию рынка Maezio. «Вам нужен материал, который можно адаптировать к конкретным потребностям приложения и спортсмена - и это именно то, чем является Maezio».

Бмаи говорит, что Maezio хорошо подходит для обуви Бмаи, потому что материал не только обеспечивает жесткость и низкую плотность, но и дает свободу настройки.

«В зависимости от того, как вы укладываете ленты, материал может создавать различную жесткость или характеристики кручения в зависимости от очень специфических требований этой обуви», - объясняет Кетелсен.

Торсионное сопротивление. Стойка из углеродного волокна Covestro проходит под сводом стопы кроссовок Bmai Marathon. Источник | Ковестро

Тонкий, но прочный. Толщина хвостовика обычно находится в диапазоне 1–1,2 миллиметра. Источник | Ковестро

Чтобы соответствовать целевому весу обуви Bmai, стелька должна быть тонкой, но при этом достаточно прочной, чтобы соответствовать требованиям к скручиванию. Имея это в виду, команда сосредоточилась на определении количества слоев стержня. Хотя Covestro не стала комментировать точное количество слоев или ориентацию волокон, компания заявила, что типичная толщина стержня составляет 1–1,2 миллиметра, и предположила, что ориентация волокна под углом 45 градусов обеспечит требуемое сопротивление скручиванию при требуемой толщине. С этой отправной точки Covestro протестировала и повторила различные раскладки.

По словам Кетельсена, ключом к разработке оптимального решения для Bmai был цикл быстрых итераций, который включал в себя мозговые штурмы по дизайну, настройку продукта, моделирование различных композиций, создание выборки на основе моделирования, вырезание и разрезание каждого образца для придания формы и доставка тестовых образцов в Bmai для обратной связи.

Covestro использует ABAQUS (ABAQUS Inc., Потакет, Род-Айленд, США) для структурного моделирования и MOLDFLOW (Autodesk, Сан-Рафаэль, Калифорния, США) для реологического моделирования в качестве стандартного программного обеспечения. «Есть определенные требования, которые мы можем смоделировать изнутри», - говорит Кетелсен. «Мы проводим моделирование [и] имеем производственные мощности в Германии, США и Китае для сборки определенных деталей, проведения физических испытаний и анализа данных, а также их использования в производстве и адаптации».

В ходе проекта Covestro несколько раз повторял дизайн, делясь деталями и результатами, а затем адаптировал дизайн. Важное значение имела тесная связь между Bmai и Центром инновационного опыта APAC компании Covestro в Шанхае, где был проведен ряд испытаний, включая испытания на изгиб, а также испытания качества на пригодность и производительность. Компания часто сообщала о результатах Bmai, сообщая о способах настройки продукта.

«Вы не можете просто сесть и спроектировать это - вы должны тестировать и повторять», - добавляет Ботчер. «Такие компании, как Bmai, привыкли просто делать и выяснение … Тестирование, неудача, а затем повторное тестирование ».

Итерация и обмен информацией. Ведущий дизайнер Bmai Аксис Лю работает с членами команды Covestro в Центре инновационного опыта APAC в Шанхае. Источник | Ковестро

На протяжении многих итераций дизайна Covestro также находила баланс между несколькими дополнительными соображениями, включая адгезионную совместимость компонента с другими материалами в обуви. Тем не менее, скорость вывода на рынок также была важна, учитывая высококонкурентный рынок спортивной обуви, на котором быстро дебютируют новые стили. По словам Бетчера, скорость и маневренность при изготовлении образцов для испытаний были важны.

Извлеченные уроки

Bmai 42K Lite был представлен в прошлом году и встретил требования к кручению, эстетике и эффективности работы. Ковестро говорит, что процесс разработки обуви позволил понять, как компания может работать с Maezio на других рынках.

«Ключевым моментом является взаимодействие с дизайнерами и взаимодействие с теми, кто принимает решения», - говорит Кетелсен. «Что мы очень хорошо сделали в этом примере с обувью - и кое-что, что мы хотим применить и в других отраслях - так это выдвинуть гипотезу, основанную на том, что мы считаем ценным, а затем протестировать и повторить ее с клиентом».

По словам Ковестро, Maezio также вызывает интерес к электротехнике и электронной промышленности, автомобилестроению, медицине, потребительским товарам, таким как бытовая техника, мебель и багаж, а также к спортивным товарам и спортивной обуви.