Coral-Sneaker-Konzept

Beschreibung des Bauteils: Während sich Sneaker immer höherer Beliebtheit erfreuen, sieht sich die Schuhindustrie mit Trends wie Individualisierung und Nachhaltigkeit konfrontiert. Beim "Coral Runner" handelt es sich um ein Schuhkonzept des singapurischen Designers Shun Ping Pek, der In Tokio lebt und arbeitet. Es zeigt auf, wie der 3D-Druck mittels Polymer Sintering diesen Herausforderungen begegnen kann. Um den Schuh im Hinblick auf Materialverbrauch und Individualisierung zu optimieren, druckte die voxeljet AG mit ihrer High-Speed-Sintering-Technologie (HSS) zwei Designiterationen.

Herausforderungen: Das Design des „Coral Runner“ ist vom natürlichen Wachstum von Korallen inspiriert. Zum einen ging es um die metaphorische Parallele: Der Schuh sollte aus einem Pulverbett wachsen, ähnlich wie Korallen es in der freien Natur tun. Zum anderen sollten Design und Funktionalität miteinander harmonieren. Die Geometrie ist gleichermaßen einfach wie komplex: Während das Gesamtdesign des Schuhs so einfach wie möglich gehalten ist, dienen die komplexen Tubusstrukturen als Verstärkungen auf der Oberfläche und gleichzeitig als Profil auf der Schuhsohle. So besteht der gesamte Schuh aus nur einem einzigen Element; ohne Nähte, Klebstoff oder Verschlusselemente. Für solch ein komplexes Design ist der 3D-Druck das ideale Herstellungsverfahren, da eine konventionelle Produktion mittels Spritzguss sehr aufwendig und zeitintensiv gewesen wäre. Sowohl für den Designer als auch für voxeljet ergab sich eine steile Lernkurve. Die Evaluation der maximalen Wandstärke war eine der größten Herausforderungen. Es galt, eine ausreichende Flexibilität des Schuhs zu gewährleisten und gleichzeitig das Gewicht sowie das benötigte Material zu reduzieren.

Lösung: Gedruckt wurde der Schuh mit einem für den HSS-Prozess neu qualifizierten thermoplastischen Polyurethan (TPU). Die Wahl fiel auf dieses TPU, da es über verschiedene spannende Eigenschaften verfügt. So kann es sehr weich und elastisch sein, aber auch sehr hart und formbeständig. Mithilfe der HSS-Technologie können diese Eigenschaften gezielt in alle drei Dimensionen beeinflusst und somit an individuelle Lauf- und Belastungsprofile angepasst werden. Dies kann entweder über geometrische Lösungen wie über Gitterstrukturen in der Mittelsohle oder durch die gezielte Steuerung des Binders in das Pulverbett erreicht werden. So können Sohlen an belastungsintensiven Stellen, wie sie beispielsweise bei Fußballschuhen gefordert sind, mit festeren Eigenschaften versehen werden, während andere Teile der Mittelsohle materialsparender designt werden können. Darüber hinaus liegt der große Vorteil des 3D-Drucks in der werkzeuglosen On-Demand-Fertigung von Bauteilen. Beim „Coral Runner“ konnte jede Designiteration in wenigen Tagen realisiert werden. Die Daten sind am Computer schnell bearbeitet und können sofort auf das Drucksystem gespielt werden, um schnellstmöglich das Produkt in den Händen zu halten. Eigenschaften können getestet, das Design kann gegebenenfalls neu evaluiert und das finale Produkt hinsichtlich des benötigten Materials optimiert werden. Über die Schuhindustrie hinaus bietet sich somit auch herstellenden Unternehmen orthopädischer Schuhe oder Einlagen die Möglichkeit, über den 3D-Druck Produkte zu entwickeln, die höchst individuell an die Bedürfnisse ihrer Kund*innen und Patient*innen angepasst sind.

Fazit: Die Studie zeigt mehrere Vorteile des 3D-Drucks für die Schuhproduktion auf. Die Additive Fertigung ermöglicht es, Produkte schneller zu entwickeln und gleichzeitig individuell an die Bedürfnisse von Kund*innen anzupassen. Darüber hinaus eröffnen sich neue geometrische Möglichkeiten, die helfen können, den Materialverbrauch in der Produktion zu reduzieren. Mit der Skalierung und Automation der Technologie wird es in Zukunft möglich sein, den 3D-Druck in der Serienproduktion einzusetzen.