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麻省理工工程師開(kāi)發(fā)新設計模型,打造更完美的3D打印鞋

魔猴君  行業(yè)資訊   173天前

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近年來(lái),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(shù)可以用于定制適合客戶(hù)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(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?現在,這鞋問(wèn)題可能有了新的答案。


2024年1月31日,魔猴網(wǎng)了解到,來(lái)自麻省理工學(xué)院的工程師開(kāi)發(fā)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(dòng)形式之一,根據Statista的信息,到2021年,約有5000萬(wàn)美國人(約占美國人口的15%)參與跑步。但跑步的類(lèi)型和跑步者的類(lèi)型可能有很大差異,因此當今市場(chǎng)上有大量的選擇。3D打印提供了另一種選擇,允許為每個(gè)跑步者定制鞋子,阿迪達斯、Zellerfeld等公司已經(jīng)順應了這一趨勢。但每個(gè)跑步者都是獨一無(wú)二的,鞋子也是如此,對于職業(yè)馬拉松運動(dòng)員和剛剛開(kāi)始的人來(lái)說(shuō),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(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)院機械工程學(xué)教授、該論文的合著(zhù)者Anette Peko Hosoi解釋說(shuō):“通過(guò)3D打印,設計師可以在材料響應方面進(jìn)行局部調整。通過(guò)這個(gè)模型,意味著(zhù)可以指導我們去做所有這些事情?!?/span>

可以預測3D打印鞋性能的新模型

麻省理工學(xué)院運動(dòng)實(shí)驗室和數據、系統和社會(huì )研究所(IDSS)的博士后Sarah Fay表示,該模型可以為開(kāi)發(fā)新穎且高性能的3D打印鞋子開(kāi)辟道路。事實(shí)上,該工具有望進(jìn)一步突破運動(dòng)鞋設計的界限,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(guò)研究人員的計算,該模型能夠根據身高、體重和腿長(cháng)以及鞋子的材料特性(包括前后中底的剛度)來(lái)模擬步態(tài)的變化。通過(guò)將這些與Fay和Hosoi所說(shuō)的“生物成本函數”(描述為跑步者可能沒(méi)有意識到但仍會(huì )盡力最小化的質(zhì)量)相結合,他們能夠創(chuàng )建一個(gè)準確預測步態(tài)的模型。更具體地說(shuō),他們發(fā)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(jìn)行優(yōu)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(gè)人行為。未來(lái),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?!?/span>



來(lái)源:南極熊

   

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