麻省理工工程師開發(fā)新設(shè)計模型,，打造更完美的 3D 打印鞋

導(dǎo)讀：近年來,，3D打印通常被用到鞋子的設(shè)計和制造當(dāng)中,，這是因?yàn)樵摷夹g(shù)可以用于定制適合客戶的鞋子,。但我們?nèi)绾沃��?D打印的鞋子能否符合預(yù)期設(shè)計呢,？是否可以根據(jù)跑步風(fēng)格或穿戴者是否參加馬拉松或短跑找到一種優(yōu)化方法？現(xiàn)在,，這鞋問題可能有了新的答案。

2024年1月30日,，南極熊獲悉,，來自麻省理工學(xué)院的工程師開發(fā)了一款鞋子設(shè)計模型，該模型能夠預(yù)測任何特定跑步者的最佳跑鞋設(shè)計,，包括3D 打印的鞋子,。

跑步是當(dāng)今最受歡迎的運(yùn)動形式之一，根據(jù) 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(dāng)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(dá)斯,、Zellerfeld等公司已經(jīng)順應(yīng)了這一趨勢。但每個跑步者都是獨(dú)一無二的,，鞋子也是如此,，對于職業(yè)馬拉松運(yùn)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(jī)器上測試了 3D 打印中底設(shè)計的剛度，以貼合腳的模型

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

麻省理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)教授,、該論文的合著者 Anette Peko Hosoi 解釋說：“通過 3D 打印,，設(shè)計師可以在材料響應(yīng)方面進(jìn)行局部調(diào)整。通過這個模型,，意味著可以指導(dǎo)我們?nèi)プ鏊�有這些事情,。”

可以預(yù)測 3D 打印鞋性能的新模型

麻省理工學(xué)院運(yùn)動實(shí)驗(yàn)室和數(shù)據(jù),、系統(tǒng)和社會研究所 (IDSS) 的博士后 Sarah Fay 表示,，該模型可以為開發(fā)新穎且高性能的3D打印鞋子開辟道路。事實(shí)上,，該工具有望進(jìn)一步突破運(yùn)動鞋設(shè)計的界限,，從而與增材制造相聯(lián)系。以至于它在帶有支架的3D打印中底上進(jìn)行了測試,，該支架應(yīng)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(jù)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(tài)的變化。通過將這些與 Fay 和 Hosoi 所說的“生物成本函數(shù)”（描述為跑步者可能沒有意識到但仍會盡力最小化的質(zhì)量）相結(jié)合,，他們能夠創(chuàng)建一個準(zhǔn)確預(yù)測步態(tài)的模型,。更具體地說，他們發(fā)現(xiàn)跑步者傾向于盡量減少腳對跑步機(jī)的影響以及腿部消耗的能量,。因此,，這些可以根據(jù)鞋子進(jìn)行優(yōu)化。

Fay 總結(jié)道：“我們在模型中提供了足夠的靈活性,，可用于設(shè)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(fā)送自己跑步的視頻,，我們就可以 3D 打印出適合您的鞋子,。”