没有两个跑步者是完全一样的。这对最精英水平的运动员来说尤其如此。他们的脚着地模式、足内翻的程度(跑步者每一步脚向内滚的程度)、刹车和推进力都是独一无二的。然而,大多数跑鞋型号的差异程度在比较中是相当有限的。
因此,有些人认为,个性化的跑鞋,特别是在鞋的底部提供牵引力的钉板,可以帮助这些运动员在跑道上跑得更快。
这一趋势的支持者之一是新百伦运动鞋该公司最广为人知的名字是New Balance。
该公司在所有业务平台上进行创新,并不断探索先进的产品设计和生产方法,所以毫不奇怪,新百伦转向设计驱动制造3D打印定制钉板,基于个人跑步者的生物力学和个人输入,为他们的精英运动员。
运动研究实验室使用专利流程从New Balance团队跑步者那里收集比赛模拟数据,然后应用先进算法将这些信息转化为优化设计,可以在EOSINT p395系统上添加制造塑料激光烧结技术EOS这使得设计师能够生产或“增长”复杂的几何图形,而传统制造技术无法创造这些图形。
新百伦创新与工程高级经理肖恩•墨菲(Sean Murphy)表示:“与我们过去开发和制造产品的方法相比,这个过程产生了很多了不起的东西。”“这是一种完全独特的情况,我们得到了跑步者的数据,生成了多个我们认为可以满足他们需求的板,实际上提供了几对跑道钉,让他们同时尝试。能够让它们识别并对我们生产的每一种不同的变体做出反应是非常棒的。”
定制设计与跑步者的头脑
早在钉板被添加制造,甚至设计之前,新百伦的运动研究实验室就使用力板、鞋内传感器和跑步者佩戴的动作捕捉系统来收集每名跑步者的生物力学数据。动作捕捉系统帮助确定足部与力板的关系,创建足部打击的三维矢量再现(即每一步的影响)。
鞋内传感器在跑步者的脚撞击过程中显示出离散的压力信息,以及跑步者的脚如何与鞋相互作用。当脚的某一部位显示出高压值时,通常表明相关的3D矢量在特定时刻对鞋的该部位很重要。
墨菲说:“我们建立了这些高压和相应的力之间的关系,以帮助我们创建与脚的每个区域相关的力的地图。”“一个简单的例子是在脚趾区域。一般来说,当你看到那里有很高的压力时,它对应于一种力,推动脚后跟,产生向前的推进力。我们使用参数化建模软件来处理这些数据,分配钉板牵引元件的位置,计算元件的方向和调整尺寸,并将特定的流道偏好纳入设计中。”
设计师然后负责执行CAD“清理”必要的创建最终产品,包括润色模型表面和调整以适应全尺寸的钉板范围。一旦最终的几何图形被验证,CAD文件被转换为.stl文件并上传到EOSINT P 395系统进行逐层制造。
vb传统技术
跑道鞋钉板有三个一般的特点,它们可以根据运动员的比赛长度和他们的喜好而变化:板的适合度、硬度和设计都会影响跑步者的舒适度和表现。通常,每一种钉板样式都需要几个不同尺寸的注射模具,所有的成本都高达数千美元。这些模具将运行数千个盘子,然后退役或更换,通常是每年一次,由一个新模具指示一个新模型。目前,激光烧结批量生产大约四对独特的板对,需要五到六个小时的生产。
“通过激光烧结我们定制的尖钉板,我们可以按需生产,流动调整我们的过程,以适应不同的尺寸和宽度,并更新设计,而不需要注塑所需的持续资本投资,”凯瑟琳·佩特雷克卡(Katherine Petrecca)说,新百伦工作室创新业务经理。“与传统制造版本相比,激光烧结尖钉板的加入还使我们实现了5%的重量减轻。”对于一名竞技性跑步者来说,体重的最小变化可以产生显著的差异。
定制的3D打印钉板的开发和生产并不是这些鞋与现货鞋的唯一区别。传统的履带钉通常由热塑性聚氨酯(TPU)和聚醚块酰胺(PEBA)制成,而新百伦则与高性能材料制造商合作先进的激光材料>, EOS家族的一部分,开发专利尼龙共混物。
墨菲说:“我们决定在这个项目上与ALM合作,因为他们有开发我们正在寻找的材料类型的经验。”“我们在之前的一个原型项目中与他们合作过,他们提供的材料和知识的多样性使他们成为完美的合作伙伴。”
穗板在EOS系统中由定制的混合尼龙粉末“生长”,加上定制的激光条件,产生最大的工程性能,如拉伸和弯曲模量,同时最小化建造时间。后期生产包括标准的加工技术,如珠丸爆破(在高压下应用细珠去除表面沉积的过程,而不破坏表面),然后通过专利系统对板材进行美观的整理和着色。
证据在《个人记录:一个跑步者的故事》中
尽管在研发过程中投入了大量的时间和精力,但仍然有一个重要的问题:佩戴这种定制钉板的跑步者的表现是否会有所不同?New Balance团队成员、美国奥运长跑选手金·康利(Kim Conley)是这么认为的。
在2012年首次来到新百伦的运动研究实验室进行模拟测试后,康利在2013年的SAC山接力赛上第一次戴上了她的定制钉板,并一直戴着它们,特别是在世界锦标赛这样的重要比赛中。
“我的鞋子对我的表现至关重要。它们是我拥有的最重要的设备,”康利说。“作为一名职业跑步运动员,你显然希望在比赛中使用最有效、最舒适的钉板。对我来说,这些是New Balance根据开发团队收集的曲线运行数据设计的。它们提供了更好的牵引力,对我脚部外侧的压力更小,这让我可以专注于我的比赛计划,而不用担心我的钉板。”
康利戴着激光烧结钉板在3000米(8分44秒11)和5000米(15分08秒61)中跑过个人纪录。在2013年的世锦赛上,她也戴着这双鞋,取得了迄今为止最好的国际比赛成绩。
一个完美的配合
这对业余或休闲跑步者意味着什么?虽然目前只有新百伦团队的运动员才能买到跑步专用钉板,但Petrecca表示,这种情况最终会改变。
她说:“设计驱动的增材制造确实有望实现更多按需生产和更多个性化定制设计。”“这些钉板是我们和运动员一起证明这一点的第一步。随着材料选择的扩大;随着我们自己对技术的熟练程度的扩大;随着增材制造能力的增长,我们相信我们将能够以某种形式将3d打印产品带给日常消费者。”
跑步者不会是唯一享受所有乐趣的人。Petrecca指出,在钉板项目中开发的定制实践肯定有机会扩展到其他运动项目中。然而,在其他运动项目中,沿着跑道跑步的重复运动并不总是发生——在这些项目中,参与者需要快速改变方向、转向、后退或左右移动——这可能会给数据收集带来许多挑战。
Petrecca说:“要想把这样的开创性产品带给消费者,还有很大的进步要做,但看到精英运动员脚上的定制鞋板是下一代产品的一个具体例子:添加制造的、性能定制的产品,可以让每个跑步者都有一双独一无二的属于自己的鞋。”
了下:3 d CAD世界

