Sesuaikan Sepatu Lari untuk Performa Puncak

Saat mendekati desain sepatu atletik — atau peralatan olahraga secara umum — performa adalah kunci. Berbagai faktor menyusun sepatu performa, dan persyaratan bervariasi menurut fungsi sepatu; sepatu lari memiliki persyaratan yang berbeda dari sepatu basket, misalnya. Sepatu lari ringan dan fleksibel dan dirancang untuk mengolek dan menstabilkan untuk lari jarak jauh, sementara sepatu basket dirancang untuk memberikan stabilitas pergelangan kaki dan menyerap guncutan saat perubahan arah tiba-tiba. Bagaimana sepatu lari memungkinkan pelari untuk mendarat dan mendorong untuk setiap langkah adalah subjek evaluasi konstan untuk insinyur seiring dengan munculnya teknologi baru. Material berkinerja tinggi seperti serat karbon dapat membantu memberikan kekakuan tanpa menambahkan banyak bobot pada bagian sepatu seperti midsole, toe kick dan shank (struktur pendukung dalam sepatu yang berjalan di bawah jejak kaki).

Startup pakaian olahraga China Bmai (Beijing, China) memiliki tujuan untuk membuat sepatu marathon berkinerja tinggi dengan harga yang terjangkau bagi konsumen sehari-hari, tetapi ingin mengambil keuntungan dari bobot ringan dan kekakuan serat karbon.

“Salah satu penggerak kunci inovasi sepatu adalah material baru,” kata Axis Liu, desainer utama Bmai. “Teknologi material telah berkembang dengan pesat selama satu atau dua dekade terakhir. Sekarang ada banyak pilihan material, tetapi material yang lebih ringan yang memberikan dukungan, stabilitas dan performa yang lebih baik semakin dicari karena merek mengandalkan mereka untuk meningkatkan keunggulan kompetitif mereka.”

Serat karbon telah digunakan dalam sepatu olahraga berkinerja tinggi sejak tahun 1990, dengan merek sepatu seperti Nike dan Adidas mengadopsi untuk sepatu atletik elite. Sepatu lari yang menampilkan serat karbon dapat berkisar dari $160 hingga $250. Misalnya, Nike ZoomX Vaporfly, yang menampilkan plate serat karbon sepanjang midsole, dijual sekitar $250. Saat Anda mempertimbangkan bahwa sepatu lari perlu diganti setiap 300-500 mil, yang berakhirnya setiap 4-6 bulan untuk pelari yang berjarak 20 mil per minggu, biaya dapat bertambah dengan cepat. Bmai ingin menghasilkan sepatu sneaker yang performa bagus, namun dapat diakses, estetis dan terjangkau bagi pasar massal.

“Salah satu hal terbaik tentang berlari adalah Anda cukup hanya memerlukan sepatu berkualitas baik untuk memulai,” kata Liu. “Kami tidak ingin membiarkan sepatu mahal menjadi hambatan.”

Perusahaan memulai untuk menguji prototipe shank sepatu serat karbon dalam versi edisi terbatas sepatu lari flagship, Mile 42K — desain yang bertujuan pada pelari marathon rekreasi. Tujuan akhir adalah untuk menemukan solusi yang akan memungkinkan Bmai untuk menghasilkan sepatu komersial yang dapat dijual sekitar 399 yuan ($56 USD). Perusahaan juga bertujuan untuk mengurangi bobot sambil memberikan resistensi torsi, yang dilakukan serat karbon dengan baik.

Kemungkinan produksi volume tinggi. Karena adalah termoplastik, Maezio dapat di-termoform dengan tingkat hasil tinggi, waktu siklus pendek dan biaya rendah. Sumber | Covestro

Material yang dapat diatur

Masuk ke merek baru Maezio komposit termoplastik reforSerat kontinu yang diperkenalkan oleh Covestro (Leverkusen, Jerman; Shanghai, China) pada Oktober 2018. Garis produk mencakup tape dan lembar terkuat unidireksional (UD) yang terbuat dari serat karbon yang diimpregnasi dalam matriks polycarbonate (PC). Menurut Covestro, CFRTP dapat diatur untuk performa, estetika dan skala ekonomi, dan dapat digunakan dalam produk dalam berbagai industri.

Maezio dapat di-termoform dengan tingkat hasil tinggi, waktu siklus pendek dan biaya rendah untuk jutaan bagian per tahun. Teknologi produksi lain seperti overmolding, penempatan tape otomatis (ATL) dan penempatan serat otomatis (AFP) juga dapat diintegrasikan. Perusahaan melihat Maezio sebagai pengenal material untuk produksi volume tinggi dalam berbagai aplikasi yang beragam.

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

Keuntungan utama Maezio adalah tuneability-nya. Tape UD, yang tebalnya hanya 120 mikron, dapat dilaminasi pada sudut berbeda untuk membentuk lembar yang diatur untuk memenuhi berbagai kriteria performa dan mekanis. Lbar yang dihasilkan kuat, kaku, ringan dan memiliki finishing permukaan unidireksional alami. Selain itu, komposit CFRTP dapat didaur ulang.

Cocok dengan baik

Desain sepatu atletik baru memerlukan tingkat adaptabilitas yang tinggi dalam pendekatan. Modifikasi adalah bagian dari proses desain dan banyak pengujian serta iterasi sering diperlukan.

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

Bmai mengatakan Maezio cocok untuk sepatu Bmai karena selain menawarkan kekakuan dengan densitas rendah, material memberikan kebebasan untuk diatur.

“Bergantung pada bagaimana Anda meletakkan tape, material mampu menghasilkan kekakuan yang berbeda atau performa torsi tergantung pada kebutuhan sangat spesifik sepatu tersebut,” menjelaskan Ketelsen.

Resistensi torsi. Shank serat karbon Covestro berjalan di bawah jejak kaki dalam sepatu marathon Bmai. Sumber | Covestro

Tipis, tapi kuat. Tebal shank biasanya dalam rentang 1-1,2 milimeter. Sumber | Covestro

Untuk memenuhi target bobot sepatu Bmai, shank perlu tipis, tetapi juga cukup kuat untuk memenuhi persamaan torsi. Dengan itu dalam pikiran, tim fokus pada menentukan jumlah ply untuk shank. Sementara Covestro tidak akan berkomentar tentang jumlah ply atau orientasi serat yang tepat, perusahaan menyatakan bahwa tebal shank biasanya 1-1,2 milimeter dan menghipotesiskan bahwa orientasi serat 45 derajat akan mencapai resistensi torsi yang diperlukan pada tebal yang diperlukan. Dari titik awal ini, Covestro menguji dan mengiterasi berbagai tata letak.

Menurut Ketelsen, kunci untuk merancang solusi optimal untuk Bmai adalah siklus iterasi cepat yang mencakup sesi brainstorming desain, menyesuaikan produk, mensimulasikan komposisi yang berbeda, membuat sampel berdasarkan simulasi, memotong dan membelah setiap sampel ke bentuk, dan memberikan sampel uji ke Bmai untuk umpan balik.

Covestro menggunakan ABAQUS (ABAQUS Inc., Pawtucket, R.I., AS) untuk simulasi struktural dan MOLDFLOW (Autodesk, San Rafael, California, AS) untuk simulasi reologis sebagai perangkat lunak standar. “Ada beberapa persamaan yang dapat kami simulasi secara internal,” kata Ketelsen. “Kami melakukan simulasi [dan] memiliki fasilitas di Jerman, AS dan China untuk merakit bagian tertentu, melakukan uji fisik dan menganalisis data dan mengembalikannya ke produksi dan menyesuaikan.”

Selama proyek, Covestro mengiterasi desain beberapa kali, berbagi detail dan hasil, dan kemudian menyesuaikan desain. Komunikasi yang erat penting antara Bmai dan Pusat Pengalaman Inovasi APAC Covestro di Shanghai di mana berbagai uji dilakukan termasuk uji lentur dan uji kualitas untuk kesesuaian dan performa. Perusahaan menyampaikan hasil ke Bmai secara teratur, mengomunikasikan cara produk perlu disesuaikan.

“Anda tidak dapat hanya duduk dan merancangnya — Anda harus menguji dan mengiterasi,” tambah Boettcher. “Perusahaan seperti Bmai lebih terbiasa dengan hanya melakukan dan menemukan tahu ... menguji, gagal dan kemudian menguji lagi.”

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

Selama banyak iterasi desain, Covestro juga menemukan dirinya menyeimbangkan pertimbangan tambahan termasuk kompatibilasi adhesi komponen dengan material lain dalam sepatu. Namun, kecepatan ke pasar juga penting dalam pasar sepatu atletik yang sangat kompetitif di mana gaya baru muncul dengan cepat. Menurut Boettcher, kecepatan dan kelincahan dalam menghasilkan sampel uji sangat penting.

Pelajaran yang dipetik

42K Lite Bmai diperkenalkan tahun lalu dan memenuhi persamaan perusahaan untuk torsi, estetika dan performa keseluruhan. Covestro mengatakan proses desain dengan sepatu memberikan wawasan tentang bagaimana perusahaan mungkin bekerja dengan Maezio di pasar lain.

“Kunci adalah interaksi dengan 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 kami ingin bawa ke industri lain juga — adalah untuk mengatur hipotesis berdasarkan apa yang kami pikir bernilai, dan kemudian mengujinya dan mengiterasi dengan pelanggan.”

Menurut Covestro, Maezio juga menarik minat di industri listrik dan elektronik, otomotif, teknologi medis, barang konsumen seperti alat rumah tangga, furnitur dan bagasi, selain barang olahraga dan sepatu atletik.