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Lifestyle-Produkte: New Balance - Verbesserung der Leistung bei Läufern mit 3D-Drucktechnologie von EOS

Verbesserte Leistung für Läufer: New Balance nutzt 3D-Drucktechnologie von EOS zur Individualisierung von Spikeplatten

Maßgeschneidert und komfortabel: additiv gefertigte Spikeplatte auf einem New Balance Track Spikeschuh (Quelle: New Balance)
Maßgeschneidert und komfortabel: additiv gefertigte Spikeplatte auf einem New Balance Track Spikeschuh (Quelle: New Balance)

New Balance Athletic Shoe, Inc., besser bekannt als New Balance, ist zu einer designorientierten Herstellung von maßgefertigten, 3D-gedruckten Spikeplatten für Laufschuhe übergegangen. Das Unternehmen fertigt sie für seine Topathleten anhand von individueller Biomechanik und persönlichen Angaben: Das Sports Research Lab von New Balance setzt einen unternehmenseigenen Prozess ein, um die Simulationsdaten der Läufer des New Balance-Teams zu erfassen. Die Informationen werden mit Hilfe von hochentwickelten Algorithmen in ein optimiertes Design übersetzt und können dann mit der Technologie von EOS gefertigt werden.

Herausforderung 

Kein Läufer ist wie der andere, das gilt vor allen Dingen für Athleten im Profisport: Wie sie mit dem Fuß auftreten, die Einwärtsdrehung ihres Fußes, ihr Abbremsen und Antritt sind allesamt einzigartig. Im Vergleich hierzu unterscheiden sich die meisten Laufschuhmodelle eher wenig voneinander. Eine Individualisierung der Laufschuhe kann Sportlern folglich dabei helfen, auf der Bahn schneller zu laufen – das gilt insbesondere für die Spikeplatte, die unter dem Schuh angebracht ist und für mehr Traktion sorgt. Ein Verfechter dieses Trends ist New Balance.

Solche Spikeplatten von Schuhen für die Laufbahn haben im Allgemeinen drei Eigenschaften, die sich aber je nach Länge des Rennens und den Vorlieben des Sportlers deutlich unterscheiden können: Passform, Steifigkeit und Design der Platte – all diese Faktoren wirken sich auf den Komfort und die Leistung des Läufers aus. Normalerweise benötigt jede Platte mehrere Spritzgussformen unterschiedlicher Größe. Jede von ihnen ist teuer und dient der Herstellung tausender baugleicher Platten, bevor sie aus der Produktion geht oder durch eine neue Form ersetzt wird.

Lösung 

Dementsprechend war New Balance auf der Suche nach einem optimierten Prozess – und fand ihn in der EOS-Technologie. Bevor die Spikeplatten entworfen oder additiv gefertigt werden können, sammelt das Sport Research Lab von New Balance die biomechanischen Daten jedes Läufers. Dafür sind eine Kraftmessplatte, Sensoren im Schuh und ein System zur Erfassung von Bewegungen nötig. Dieses Motion-Capture-System hilft dabei, die Verbindung des Fußes zur Kraftmessplatte zu bestimmen. So entsteht eine dreidimensionale Nachbildung der Krafteinwirkung jedes Schritts. Die Sensoren im Schuh zeigen separate Druckinformationen während des Schrittablaufs. Sie geben so Aufschluss darüber, wie der Fuß des Läufers mit dem Schuh interagiert.

„Wir stellen eine Verbindung zwischen diesen Druckwerten und den entsprechenden Kräften her. Auf diese Weise können wir die Kräfte für jeden Bereich des Fußes genau lokalisieren“, erklärt Sean Murphy, Senior Manager für Innovation und Technik bei New Balance. „Ein Beispiel ist der Zehenbereich: Wenn hier ein hoher Druck herrscht, entspricht dies im Allgemeinen einer Kraft, die in Richtung Ferse drückt, um Schubkraft nach vorne zu erzeugen. Wir nutzen eine Modellierungssoftware, um diese Daten zu verarbeiten. So lässt sich die Position der Traktionselemente der Spikeplatten verteilen. Dadurch können wir die Ausrichtung der Elemente berechnen, ihre Größe anpassen und die Präferenzen des Läufers in das Design aufnehmen.“

Anschließend bereinigt ein Designer die CAD-Daten, die für den Entwurf des endgültigen Produkts erforderlich sind. Dabei passt er die Modelloberflächen an, um Platz für die ganze Spikeplatte zu schaffen. Sobald die endgültige Geometrie abgestimmt wurde, werden die CAD-Dateien in STL-Dateien konvertiert und auf das Fertigungssystem – eine EOSINT P 395 – geladen, um das Produkt Schicht für Schicht im Additiven Fertigungsverfahren herzustellen.

New Balance hat hierfür mit Advanced Laser Materials (ALM), einem Teil der EOS-Gruppe, ein eigenes Nylongemisch entwickelt. Die Spikeplatten werden aus dem Nylonpulver unter Verwendung von speziellen Prozessparametern gebaut. „Für dieses Projekt haben wir ALM mit ins Boot geholt, weil sie Erfahrung bei der Entwicklung des Materials haben, das wir verwenden wollten“, erklärt Murphy. „Wir haben bereits mit ihnen an einem Prototypen-Projekt gearbeitet und die Vielzahl der Materialien wie auch das Know-how, das sie bieten, machen sie zu einem perfekten Partner.“

Ergebnisse

„Mithilfe der Additiven Fertigung können wir unsere individuellen Spikeplatten nach Bedarf produzieren. Zudem können wir unseren Prozess unmittelbar anpassen, um verschiedene Größen und Breiten zu berücksichtigen. Außerdem lassen sich Designs ohne die beim Spritzguss erforderlichen kontinuierlichen Kapitalinvestitionen aktualisieren“, erklärt Katherine Petrecca, Business Manager im New Balance Studio Innovation. „Durch die Aufnahme der additiv gefertigten Spikeplatte in unser Programm können wir darüber hinaus das Gewicht im Vergleich zu den konventionell gefertigten Versionen um 5 % reduzieren.“

Kim Conley, Mitglied des Teams New Balance und US-amerikanische Olympiateilnehmerin, ist vom Unterschied bei der Leistung überzeugt. Mit ihren additiv gefertigten Spikeplatten hält sie persönliche Bestzeiten für die 3000 m und die 5000 m. Ihre individualisierten Schuhe hat sie auch bei den Weltmeisterschaften 2013 getragen – und dort ihre bislang beste internationale Leistung gezeigt. Nach Simulationstests 2012 hatte Conley die speziell angefertigten Spikeplatten erstmals 2013 bei einem Rennen am Mt. San Antonio College in Walnut, Kalifornien/USA getragen. Seitdem begleiten sie sie immer, besonders bei so wichtigen Wettkämpfen wie Weltmeisterschaften. „Als professionelle Läuferin möchte ich für meine Wettkämpfe natürlich die effektivsten und bequemsten Spikeplatten haben. Für mich sind das die neuen von New Balance. Sie sorgen für eine bessere Traktion und weniger Druck auf der Außenseite meines Fußes. Dadurch kann ich mich voll und ganz auf das Rennen konzentrieren und muss keinen Gedanken an meine Spikeplatten verschwenden“, erklärt Conley.

„Absolut einzigartig ist, dass unsere Sportler mehrere Paar Spikes zum Ausprobieren und Vergleichen zur Verfügung haben. Es ist toll, dass sie zu jeder Version sofort eine Rückmeldung geben können“, ergänzt Murphy. Doch was bedeutet all das für den Amateur- oder Freizeitläufer? Zwar sind läuferspezifische Spikeplatten momentan nur für die Sportler des Teams von New Balance erhältlich, doch das wird sich ändern. Und es werden nicht nur die Läufer sein, die ihren Spaß haben: New Balance meint, dass definitiv die Möglichkeit besteht, die für das Spikeplatten-Projekt entwickelten Individualisierungstechniken auf weitere Sportarten auszudehnen.

Jack Bolas, Mitglied des New Balance Teams, läuft auf der Teststrecke des New Balance Sports Research Labs (Quelle: New Balance)
Jack Bolas, Mitglied des New Balance Teams, läuft auf der Teststrecke des New Balance Sports Research Labs (Quelle: New Balance)
„Die designgetriebene Additive Fertigung hält tatsächlich das Versprechen einer bedarfsgerechteren Produktion und mehr individuell gestalteter Designs. Diese Spikeplatten sind der erste Schritt, den wir zusammen mit unseren Athleten unternommen haben, um das zu beweisen. Wir haben mehr Materialoptionen, unser Wissen über die EOS-Technologie wird größer, die Kapazitäten für die Additive Fertigung wachsen – das alles bringt uns zu der Überzeugung, dass wir die 3D-gedruckten Produkte in einem bestimmten Format auch dem klassischen Verbraucher anbieten können.“
Katherine Petrecca, Business Manager im New Balance Studio Innovation
 

Kurzprofil 

New Balance wurde 1908 in Brighton (Boston), Massachusetts/USA, gegründet und macht mittlerweile einen Umsatz von über 2 Mrd. US-Dollar weltweit. Mehr als 4.000 Mitarbeiter setzen das Thema Innovation auf allen Ebenen des Unternehmens um und erforschen neue Methoden für Produktdesign und Produktion.
 

New Balance Video:
Additive Fertigung individueller Spikeplatten mit einer EOSINT P 395



Weitere Informationen

 

Kontakt 

Wiebke Jensen
EOS GmbH
Electro Optical Systems
Wiebke Jensen
Robert-Stirling-Ring 1
D-82152 München
Tel: +49 89 893 36 2485
wiebke.jensen@eos.info

Downloads und weiterführende Links

EOS P 396

EOS P 396
System zur Additiven Fertigung für den mittleren Bauvolumenbereich. Hochproduktive, werkzeuglose Fertigung von Bauteilen direkt aus CAD-Daten

Additive Fertigung für Schuhe

Die Additive Fertigung von EOS bietet Schuhdesignern uneingeschränkte Gestaltungsmöglichkeiten.

Systeme für den industriellen 3D Druck mit Kunststoffen

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Wirtschaftliche und werkzeuglose Fertigung hochwertiger Prototypen und Endprodukte aus Kunststoff mit EOS Systemen zur Additiven Fertigung

Additive Fertigung für Lifestyle-Produkte

Designern eröffnet die Additive Fertigungstechnologie ein Universum an neuen gestalterischen Möglichkeiten.