운동화 조정

운동화 또는 일반적인 스포츠 장비의 디자인에 접근할 때 성능이 핵심입니다. 수많은 요소가 기능성 신발을 구성하며 요구 사항은 신발 기능에 따라 다릅니다. 예를 들어 운동화는 농구화와 요구 사항이 다릅니다. 런닝화는 가볍고 유연하며 오래 달려도 쿠셔닝과 안정감이 있도록 설계되었으며, 농구화는 발목의 안정성을 제공하고 급격한 방향 전환 시 충격을 흡수하도록 설계되었습니다. 러닝화를 사용하여 러너가 각 단계에서 착지하고 밀 수 있는 방법은 새로운 기술이 등장함에 따라 엔지니어가 지속적으로 평가하는 주제입니다. 탄소 섬유와 같은 고성능 재료는 중창, 토 킥 및 섕크(발바닥 아치 아래에 있는 신발의 지지 구조)와 같은 신발 부분에 많은 무게를 추가하지 않고도 강성을 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다.

중국 스포츠웨어 스타트업 Bmai(중국 베이징)는 일상적인 소비자가 감당할 수 있는 가격으로 고성능 마라톤 신발을 만드는 것이 목표였지만 탄소 섬유의 가벼운 무게와 강성을 활용하고 싶었습니다.

Bmai의 수석 디자이너인 Axis Liu는 "신발 혁신의 핵심 동인 중 하나는 신소재입니다. “재료 기술은 지난 1~20년 동안 비약적으로 발전했습니다. 이제 선택할 수 있는 재료가 넘쳐나지만 더 나은 지지력, 안정성 및 성능을 제공하는 경량 재료에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 브랜드가 경쟁 우위를 높이기 위해 이 재료에 의존하기 때문입니다."

탄소 섬유는 1990년대부터 고성능 신발에 사용되어 왔으며 Nike 및 Adidas와 같은 신발 브랜드에서 엘리트 운동화에 탄소 섬유를 채택하고 있습니다. 탄소 섬유를 사용한 러닝화는 160달러에서 250달러 사이입니다. 예를 들어, 미드솔에 전체 길이의 탄소 섬유 플레이트가 있는 Nike ZoomX Vaporfly의 소매가는 약 250달러입니다. 주당 평균 20마일을 달리는 주자의 경우 300-500마일마다 러닝화를 교체해야 하며 이는 결국 4-6개월마다 교체되어야 한다는 점을 고려하면 비용이 빠르게 추가될 수 있습니다. Bmai는 뛰어난 성능을 제공하면서도 대중 시장에서 쉽게 접근할 수 있고 미학적으로 매력적이며 합리적인 가격의 운동화를 생산하기를 원했습니다.

"달리기의 가장 좋은 점 중 하나는 좋은 품질의 신발 한 켤레만 있으면 시작할 수 있다는 것입니다."라고 Liu는 말합니다. "우리는 값비싼 신발이 장벽이 되게 하고 싶지 않습니다."

회사는 레크리에이션 마라톤 주자를 겨냥한 디자인인 주력 러닝화인 Mile 42K의 한정판 버전에서 탄소 섬유 신발 생크 프로토타입을 테스트하기 시작했습니다. 궁극적인 목표는 Bmai가 소매가가 약 399위안(미화 56달러)인 상업용 신발을 생산할 수 있는 솔루션을 찾는 것이었습니다. 회사는 또한 탄소 섬유가 잘하는 비틀림 저항을 제공하면서 무게를 줄이는 것을 목표로 삼았습니다.

대량 생산 가능성. 열가소성 수지이기 때문에 Maezio는 높은 수율, 짧은 사이클 시간 및 낮은 비용으로 열성형될 수 있습니다. 출처 | 코베스트로

조정 가능한 자료

Covestro(독일 레버쿠젠, 중국 상하이)가 2018년 10월에 출시한 연속 섬유 강화 열가소성(CFRTP) 복합 재료의 새로운 Maezio 브랜드를 입력하십시오. 제품 라인에는 단일 방향(UD) 강화 테이프와 시트가 포함됩니다. 폴리카보네이트(PC) 매트릭스. Covestro에 따르면 CFRTP는 성능, 미학 및 규모의 경제를 위해 조정할 수 있으며 다양한 산업 분야의 제품에 사용할 수 있습니다.

Maezio는 연간 수백만 개의 부품에 대해 높은 수율, 더 짧은 주기 시간 및 더 낮은 비용으로 열성형될 수 있습니다. 오버몰딩, ATL(자동 테이프 부설) 및 AFP(자동 섬유 배치)와 같은 다른 생산 기술도 통합할 수 있습니다. 이 회사는 Maezio를 다양한 응용 분야에서 대량 생산을 위한 재료 조력자로 보고 있습니다.

"우리는 Maezio 브랜드가 첨단 소재로는 도달할 수 없는 규모로 경량 구조, 특정 강점 및 마감재의 조합을 제공함으로써 산업 전반에 걸쳐 새로운 세대의 제품에 가치를 제공할 수 있다고 믿습니다." 코베스트로.

Maezio의 주요 장점은 조정 가능성입니다. . 두께가 120미크론에 불과한 UD 테이프는 다양한 성능 및 기계적 기준을 충족하도록 조정된 시트를 형성하기 위해 다양한 각도로 적층될 수 있습니다. 결과 시트는 강하고 뻣뻣하며 가벼우며 자연스러운 단방향 표면 마감 처리가 되어 있습니다. 또한 CFRTP 합성물은 재활용 가능합니다.

좋은 핏

새로운 운동화 디자인은 접근 방식에 높은 수준의 적응성을 요구합니다. 수정은 설계 프로세스의 일부이며 많은 테스트와 반복이 필요한 경우가 많습니다.

Maezio의 시장 개발 관리자인 Arne Boettcher는 "[신발 성능]은 특정 목표에 매우 적합합니다. "응용 프로그램과 운동 선수의 정확한 요구 사항에 맞출 수 있는 재료가 필요합니다. 바로 Maezio입니다."

Bmai는 Maezio가 Bmai의 신발에 매우 ​​적합하다고 말합니다. 왜냐하면 저밀도의 강성을 제공할 뿐만 아니라 재료가 자유롭게 조정할 수 있기 때문입니다.

Ketelsen은 "테이프를 어떻게 배치하느냐에 따라 소재가 신발의 특정 요구 사항에 따라 다양한 강성 또는 비틀림 성능을 생성할 수 있습니다."라고 설명합니다.

비틀림 저항. Covestro의 탄소 섬유 섕크는 Bmai의 마라톤 운동화에서 발바닥 아치 아래를 지나갑니다. 출처 | 코베스트로

얇지만 강합니다. 생크 두께는 일반적으로 1-1.2밀리미터 범위입니다. 출처 | 코베스트로

Bmai 신발의 무게 목표를 충족하려면 자루가 얇아야 하지만 비틀림 요구 사항을 충족할 만큼 충분히 강해야 합니다. 이를 염두에 두고 팀은 생크의 플라이 수를 결정하는 데 집중했습니다. Covestro는 플라이의 정확한 수나 섬유 방향에 대해 언급하지 않았지만 회사는 일반적인 생크 두께가 1-1.2mm이며 45도의 섬유 방향이 필요한 두께에서 필요한 비틀림 저항을 달성할 수 있다고 가정했습니다. 그 출발점에서 Covestro는 다양한 레이업을 테스트하고 반복했습니다.

Ketelsen에 따르면 Bmai에 대한 최적의 솔루션을 설계하는 열쇠는 설계 브레인스토밍 세션, 제품 튜닝, 다양한 구성 시뮬레이션, 시뮬레이션을 기반으로 샘플링 생성, 각 샘플을 모양에 맞게 자르고 쪼개는 작업을 포함하는 빠른 반복 주기였습니다. 피드백을 위해 테스트 샘플을 Bmai에 전달합니다.

Covestro는 구조 시뮬레이션에 ABAQUS(ABAQUS Inc., Pawtucket, R.I., U.S.)를 사용하고 유변학 시뮬레이션에 MOLDFLOW(Autodesk, San Rafael, CA, U.S.)를 표준 소프트웨어로 사용합니다. Ketelsen은 "내부적으로 시뮬레이션할 수 있는 특정 요구 사항이 있습니다. "우리는 시뮬레이션을 수행하고 [그리고] 독일, 미국 및 중국에 시설을 보유하여 특정 부품을 조립하고 물리적 테스트를 수행하고 데이터를 분석하고 생산에 다시 가져와 적용합니다."

프로젝트가 진행되는 동안 Covestro는 세부 사항과 결과를 공유하고 디자인을 수정하면서 여러 번 디자인을 반복했습니다. Bmai와 상하이에 있는 Covestro의 APAC 혁신 체험 센터(APAC Innovation Experience Center) 사이에 긴밀한 의사 소통이 중요했습니다. 이 센터에서는 굽힘 테스트, 적합성 및 성능에 대한 품질 테스트를 비롯한 다양한 테스트가 수행되었습니다. 회사는 결과를 Bmai에 자주 전달하여 제품을 조정해야 하는 방법을 전달했습니다.

"그냥 앉아서 설계할 수는 없습니다. 테스트하고 반복해야 합니다."라고 Boettcher는 덧붙입니다. “Bmai와 같은 회사는 하는 찾기 … 테스트하고, 실패하고, 다시 테스트합니다.”

반복 및 커뮤니케이션. Bmai 수석 디자이너 Axis Liu는 상하이에 있는 Covestro의 APAC 혁신 체험 센터에서 Covestro 팀원들과 함께 작업합니다. 출처 | 코베스트로

많은 디자인 반복을 통해 Covestro는 또한 신발의 다른 재료와 구성 요소의 접착 호환성을 포함하여 몇 가지 추가 고려 사항의 균형을 찾았습니다. 그럼에도 불구하고 새로운 스타일이 빠르게 등장하는 경쟁이 치열한 운동화 시장을 감안할 때 출시 속도도 중요했습니다. Boettcher에 따르면 테스트 샘플을 생성할 때 속도와 민첩성이 필수적이었습니다.

배운 교훈

Bmai의 42K Lite는 작년에 공개되었으며 회사의 비틀림, 미학 및 전반적인 성능에 대한 요구 사항. Covestro는 신발의 디자인 프로세스가 회사가 다른 시장에서 Maezio와 협력할 수 있는 방법에 대한 통찰력을 제공했다고 말합니다.

Ketelsen은 "[] 핵심은 디자이너와의 상호 작용, 그리고 결정을 내리는 사람들과의 상호 작용입니다."라고 말합니다. "이 예에서 우리가 신발에 대해 매우 잘한 것은 - 그리고 우리가 다른 산업에도 적용하고자 하는 것 - 우리가 가치 있다고 생각하는 것에 기반한 가설을 설정한 다음 고객과 함께 테스트하고 반복하는 것입니다."

Covestro에 따르면 Maezio는 스포츠 용품 및 운동화 외에도 전기 및 전자 산업, 자동차, 의료 기술, 가전 제품, 가구 및 여행 가방과 같은 소비재 분야에서도 관심을 끌고 있습니다.