Menyetel sepatu lari

Saat mendekati desain untuk sepatu atletik — atau untuk peralatan olahraga secara umum — kinerja adalah kuncinya. Banyak faktor yang membentuk sepatu kinerja, dan persyaratannya berbeda-beda menurut fungsi sepatu; sepatu lari memiliki persyaratan yang berbeda dari sepatu basket, misalnya. Sepatu lari ringan dan fleksibel serta dirancang untuk menjadi bantalan dan stabil dalam jangka panjang, sedangkan sepatu bola basket dirancang untuk memberikan stabilitas pergelangan kaki dan menyerap goncangan selama perubahan arah yang tiba-tiba. Bagaimana sepatu lari memungkinkan pelari untuk mendarat dan mendorong untuk setiap langkah adalah subjek evaluasi konstan bagi para insinyur saat teknologi baru muncul. Bahan berperforma tinggi seperti serat karbon dapat membantu memberikan kekakuan tanpa menambah banyak beban di bagian sepatu seperti midsole, toe kick, dan shank (struktur pendukung pada sepatu yang berada di bawah lengkungan kaki).

Startup pakaian olahraga Tiongkok Bmai (Beijing, Tiongkok) memiliki tujuan untuk membuat sepatu maraton berkinerja tinggi dengan harga yang terjangkau oleh konsumen sehari-hari, tetapi ingin memanfaatkan bobot dan kekakuan serat karbon yang ringan.

“Salah satu pendorong utama inovasi alas kaki adalah material baru,” kata Axis Liu, desainer utama Bmai. “Teknologi material telah berkembang pesat dalam satu atau dua dekade terakhir. Sekarang ada banyak pilihan bahan, tetapi bahan dengan bobot lebih ringan yang memberikan dukungan, stabilitas, dan kinerja yang lebih baik semakin dicari karena merek mengandalkannya untuk meningkatkan keunggulan kompetitif mereka.”

Serat karbon telah digunakan dalam alas kaki berperforma tinggi sejak tahun 1990-an, dengan merek alas kaki seperti Nike dan Adidas mengadopsinya untuk sepatu atletik elit. Sepatu lari yang menampilkan serat karbon dapat berkisar dari $ 160 hingga $ 250. Misalnya, Nike ZoomX Vaporfly, yang menampilkan pelat serat karbon panjang penuh di midsole, dijual dengan harga sekitar $250. Ketika Anda mempertimbangkan bahwa sepatu lari perlu diganti setiap 300-500 mil, yang berakhir setiap 4-6 bulan untuk pelari yang rata-rata 20 mil per minggu, biayanya dapat bertambah dengan cepat. Bmai ingin menghasilkan sepatu kets dengan performa bagus, namun mudah diakses, menarik secara estetika, dan terjangkau untuk pasar massal.

“Salah satu hal terbaik tentang berlari adalah Anda hanya membutuhkan sepasang sepatu berkualitas baik untuk memulai,” kata Liu. “Kami tidak ingin alas kaki mahal menjadi penghalang.”

Perusahaan tersebut mulai menguji prototipe shank sepatu serat karbon dalam versi edisi terbatas dari sepatu lari andalannya, Mile 42K — sebuah desain yang ditujukan untuk pelari maraton rekreasi. Tujuan utamanya adalah untuk menemukan solusi yang memungkinkan Bmai memproduksi sepatu komersial yang dapat dijual seharga sekitar 399 yuan ($56 USD). Perusahaan juga bertujuan untuk mengurangi bobot sambil memberikan ketahanan torsi , yang dilakukan dengan baik oleh serat karbon.

Kemungkinan produksi volume tinggi. Karena merupakan termoplastik, Maezio dapat ditermoform pada tingkat hasil yang tinggi, waktu siklus yang lebih pendek, dan biaya yang lebih rendah. Sumber | Covestro

Bahan yang bisa disetel

Masukkan merek Maezio baru dari komposit termoplastik yang diperkuat serat kontinu (CFRTP) yang diperkenalkan oleh Covestro (Leverkusen, Jerman; Shanghai, Cina) pada Oktober 2018. Lini produk mencakup pita dan lembaran yang diperkuat satu arah (UD) yang terbuat dari serat karbon yang diresapi dalam a matriks polikarbonat (PC). Menurut Covestro, CFRTP dapat disetel untuk kinerja, estetika dan skala ekonomi, dan dapat digunakan dalam produk di berbagai industri.

Maezio dapat termoform pada tingkat hasil yang tinggi, waktu siklus yang lebih pendek, dan biaya yang lebih rendah untuk jutaan suku cadang per tahun. Teknologi produksi lainnya seperti overmolding, peletakan pita otomatis (ATL) dan penempatan serat otomatis (AFP) juga dapat diintegrasikan. Perusahaan melihat Maezio sebagai pendukung material untuk produksi volume tinggi dalam beragam aplikasi.

“Kami yakin merek Maezio dapat memberikan nilai bagi produk generasi baru di seluruh industri dengan menghadirkan kombinasi konstruksi ringan, kekuatan spesifik, dan penyelesaian akhir pada skala yang belum terjangkau oleh material canggih,” kata Lisa Ketelsen, kepala Komposit Termoplastik untuk Covestro.

Keuntungan utama Maezio adalah penyetelan its . Pita perekat UD, yang hanya setebal 120 mikron, dapat dilaminasi pada sudut yang berbeda untuk membentuk lembaran yang disetel untuk memenuhi berbagai kriteria kinerja dan mekanis. Lembaran yang dihasilkan kuat, kaku, ringan dan memiliki permukaan akhir yang alami dan searah. Selain itu, komposit CFRTP dapat didaur ulang.

Cocok

Desain alas kaki atletik baru membutuhkan tingkat adaptasi yang tinggi dalam pendekatannya. Modifikasi adalah bagian dari proses desain dan sering kali diperlukan banyak pengujian dan iterasi.

“[Kinerja sepatu] sangat ditargetkan untuk tujuan tertentu,” kata Arne Boettcher, manajer pengembangan pasar untuk Maezio. “Anda membutuhkan bahan yang dapat Anda sesuaikan dengan kebutuhan aplikasi dan atlet yang tepat — dan itulah tepatnya Maezio.”

Bmai mengatakan Maezio sangat cocok untuk sepatu Bmai karena selain menawarkan kekakuan dengan kepadatan rendah, bahan tersebut menawarkan kebebasan untuk menyetel.

“Tergantung pada cara Anda memasang pita perekat, bahan tersebut mampu menghasilkan kekakuan atau performa torsi yang berbeda, bergantung pada kebutuhan yang sangat spesifik dari sepatu itu,” jelas Ketelsen.

Ketahanan torsi. Shank serat karbon Covestro berjalan di bawah lengkungan kaki di sepatu lari maraton Bmai. Sumber | Covestro

Tipis, tapi kuat. Ketebalan shank biasanya dalam kisaran 1-1,2 milimeter. Sumber | Covestro

Untuk memenuhi target berat sepatu Bmai, shank harus tipis, tetapi juga cukup kuat untuk memenuhi persyaratan torsi. Dengan pemikiran tersebut, tim fokus pada penentuan jumlah ply untuk shank. Sementara Covestro tidak akan mengomentari jumlah pasti lapisan atau orientasi serat, perusahaan menyatakan bahwa ketebalan shank tipikal adalah 1-1,2 milimeter dan berhipotesis bahwa orientasi serat 45 derajat akan mencapai ketahanan torsi yang diperlukan pada ketebalan yang diperlukan. Dari titik awal itu, Covestro menguji dan mengulangi layup yang berbeda.

Menurut Ketelsen, kunci untuk merancang solusi optimal untuk Bmai adalah siklus iterasi cepat yang mencakup sesi brainstorming desain, penyetelan produk, simulasi komposisi yang berbeda, pembuatan sampel berdasarkan simulasi, pemotongan dan pemotongan setiap sampel menjadi bentuk, dan mengirimkan sampel uji ke Bmai untuk mendapatkan umpan balik.

Covestro menggunakan ABAQUS (ABAQUS Inc., Pawtucket, R.I., U.S.) untuk simulasi struktural dan MOLDFLOW (Autodesk, San Rafael, California, AS) untuk simulasi reologi sebagai perangkat lunak standar. “Ada persyaratan tertentu yang dapat kami simulasikan secara internal,” kata Ketelsen. “Kami melakukan simulasi [dan] memiliki fasilitas di Jerman, AS, dan China untuk merakit bagian-bagian tertentu, melakukan tes fisik dan menganalisis data dan membawanya kembali ke produksi dan beradaptasi.”

Selama proyek berlangsung, Covestro mengulangi desain beberapa kali, membagikan detail dan hasil, lalu mengadaptasi desain. Komunikasi yang erat adalah penting antara Bmai dan Pusat Pengalaman Inovasi APAC Covestro di Shanghai di mana serangkaian pengujian dilakukan termasuk uji tekuk, dan uji kualitas untuk kesesuaian dan kinerja. Perusahaan sering menyampaikan hasil ke Bmai, mengomunikasikan cara produk perlu disetel.

“Anda tidak bisa hanya duduk dan mendesainnya — Anda harus menguji dan mengulanginya,” tambah Boettcher. “Perusahaan seperti Bmai lebih terbiasa hanya melakukan dan menemukannya … menguji, gagal, lalu menguji lagi.”

Iterasi dan komunikasi. Perancang utama Bmai, Axis Liu, bekerja dengan anggota tim Covestro di Pusat Pengalaman Inovasi APAC Covestro di Shanghai. Sumber | Covestro

Sepanjang banyak iterasi desain, Covestro juga menemukan dirinya menyeimbangkan beberapa pertimbangan tambahan termasuk kompatibilitas adhesi komponen dengan bahan lain di sepatu. Namun demikian, kecepatan ke pasar juga penting mengingat pasar sepatu atletik yang sangat kompetitif di mana gaya baru muncul dengan cepat. Menurut Boettcher, kecepatan dan kelincahan dalam memproduksi sampel pengujian sangat penting.

Pelajaran yang didapat

42K Lite Bmai diluncurkan tahun lalu dan memenuhi . perusahaan persyaratan untuk torsi, estetika dan kinerja keseluruhan. Covestro mengatakan proses desain dengan sepatu tersebut menawarkan wawasan tentang bagaimana perusahaan dapat bekerja dengan Maezio di pasar lain.

“[Kuncinya] adalah interaksi dengan para desainer, dan interaksi dengan mereka yang membuat keputusan,” kata Ketelsen. “Apa yang kami lakukan dengan sangat baik dalam contoh ini dengan sepatu — dan sesuatu yang ingin kami bawa ke industri lain juga — adalah membuat hipotesis berdasarkan apa yang kami anggap berharga, dan kemudian menguji dan mengulanginya dengan pelanggan.”

Menurut Covestro, Maezio juga menarik minat industri listrik dan elektronik, otomotif, teknologi medis, barang konsumsi seperti peralatan rumah tangga, furnitur dan koper, selain barang olahraga dan sepatu atletik.