麻省理工工程師開發新設計模型，打造更完美的3D打印鞋

魔猴君  行業資訊   450天前

近年來，3D打印通常被用到鞋子的設計和制造當中，這是因為該技術可以用于定制適合客戶的鞋子。但我們如何知道3D打印的鞋子能否符合預期設計呢？是否可以根據跑步風格或穿戴者是否參加馬拉松或短跑找到一種優化方法？現在，這鞋問題可能有了新的答案。

2024年1月31日，魔猴網了解到，來自麻省理工學院的工程師開發了一款鞋子設計模型，該模型能夠預測任何特定跑步者的最佳跑鞋設計，包括3D打印的鞋子。

跑步是當今最受歡迎的運動形式之一，根據Statista的信息，到2021年，約有5000萬美國人（約占美國人口的15%）參與跑步。但跑步的類型和跑步者的類型可能有很大差異，因此當今市場上有大量的選擇。3D打印提供了另一種選擇，允許為每個跑步者定制鞋子，阿迪達斯、Zellerfeld等公司已經順應了這一趨勢。但每個跑步者都是獨一無二的，鞋子也是如此，對于職業馬拉松運動員和剛剛開始的人來說，適用的東西是不一樣的，制造商需要知道他們的鞋子是否有效。

△研究人員在Instron機器上測試了3D打印中底設計的剛度，以貼合腳的模型

這就是為什么鞋子設計師選擇和麻省理工學院合作，以找到優化性能的方法，包括3D打印鞋子的性能。相關研究以題為“ModelingRunning via Optimal Control for Shoe Design”的論文被發表在《Journa of Biomechanica Engineering》期刊上。

麻省理工學院機械工程學教授、該論文的合著者Anette Peko Hosoi解釋說：“通過3D打印，設計師可以在材料響應方面進行局部調整。通過這個模型，意味著可以指導我們去做所有這些事情。”

可以預測3D打印鞋性能的新模型

麻省理工學院運動實驗室和數據、系統和社會研究所(IDSS)的博士后Sarah Fay表示，該模型可以為開發新穎且高性能的3D打印鞋子開辟道路。事實上，該工具有望進一步突破運動鞋設計的界限，從而與增材制造相聯系。以至于它在帶有支架的3D打印中底上進行了測試，該支架應該在特定位置提供一定的彈力或硬度。

這是怎么做到的？通過研究人員的計算，該模型能夠根據身高、體重和腿長以及鞋子的材料特性（包括前后中底的剛度）來模擬步態的變化。通過將這些與Fay和Hosoi所說的“生物成本函數”（描述為跑步者可能沒有意識到但仍會盡力最小化的質量）相結合，他們能夠創建一個準確預測步態的模型。更具體地說，他們發現跑步者傾向于盡量減少腳對跑步機的影響以及腿部消耗的能量。因此，這些可以根據鞋子進行優化。

Fay總結道：“我們在模型中提供了足夠的靈活性，可用于設計定制鞋子并了解不同的個人行為。未來，我們想象如果您向我們發送自己跑步的視頻，我們就可以3D打印出適合您的鞋子。”

來源：南極熊