精调跑鞋以求极致性能
设计运动鞋——或一般运动装备——性能为先。性能鞋涉及多因子,鞋功能决定需求差异;跑鞋与篮球鞋需求不同。跑鞋轻量柔韧,缓冲稳定支撑长跑;篮球鞋侧重脚踝稳定、急停变向吸震。跑鞋如何让跑者着地蹬地每一步,是工程师随新技术涌现持续评估的课题。碳纤维等高性能材料可在中底、前掌冲刺区、足弓支撑架(鞋底足弓下支撑结构)等部位提供高刚性低重量。
中国运动初创品牌Bmai(北京)目标打造大众可负担的高性能马拉松鞋,同时利用碳纤维轻量高刚特性。
“鞋类创新关键驱动力是新材料,”Bmai首席设计师Axis Liu说。“过去一二十年材料技术跃迁。可选材料繁多,但提供更好支撑、稳定、性能的轻量材料日益受追捧,品牌借此构建竞争优势。”
碳纤维用于高性能鞋类始于1990年代,Nike、Adidas等品牌用于顶级竞技鞋。碳纤维跑鞋售价$160-250。如Nike ZoomX Vaporfly中底全长碳纤维板,零售约$250。考虑跑鞋每300-500英里更换,周均20英里跑者4-6个月一换,成本快速累积。Bmai要造性能好、亲民、美观、大众买得起的鞋。
“跑步最好之处是只需一双好鞋就能开始,”Liu说。“不想让昂贵鞋履成门槛。”
公司旨在旗舰跑鞋Mile 42K限量版测试原型碳纤维鞋弓支撑,面向休闲马拉松跑者。终极目标:商业化鞋零售约399元(56美元)。同时减重并提供抗扭刚性——碳纤维长项。
大批量生产可能性。 因热塑性特性,Maezio可高良率热成型、短周期、低成本量产。来源 | Covestro
可调谐材料
进入Covestro(德国勒沃库森;中国上海)2018年10月推出的Maezio品牌连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)。产品线含碳纤维浸渍聚碳酸酯(PC)基体的单向(UD)增强带材和片材。据Covestro,CFRTP可调性能、外观、规模经济,适用广泛行业产品。
Maezio可高良率热成型、短周期、低成本年产百万级部件。过模、自动铺带(ATL)、自动铺丝(AFP)等工艺可集成。公司视Maezio为多元应用大批量生产的材料赋能者。
“我们相信Maezio品牌能通过轻量化构建、特定强度与表面质感、前所未有的规模,为跨行业新一代产品创造价值,”Covestro热塑性复合材料负责人Lisa Ketelsen说。
Maezio核心优势在于可调谐性。UD带材厚仅120微米,可不同角度层压成片材,调谐满足多样性能力学指标。所得片材高强高刚轻量,具天然单向表面纹理。此外CFRTP可回收。
完美贴合
新运动鞋设计需高适应性方法。修改是设计过程常态,大量测试迭代常态。
“[鞋性能]高度针对特定目标,”Maezio市场开发经理Arne Boettcher说。“需材料可按应用与运动员精确需求定制——这正是Maezio所是。”
Bmai称Maezio契合其鞋:除低密度高刚性,材料提供调谐自由度。
“取决于带材铺设方式,材料能按鞋极具体需求产生不同刚度或抗扭性能,”Ketelsen解释。
抗扭刚性。 Covestro碳纤维鞋弓支撑置于Bmai马拉松鞋足弓下。来源 | Covestro
薄而强。 支撑厚度典型1-1.2毫米范围。来源 | Covestro
为达Bmai鞋重量目标,支撑需薄且满足抗扭要求。团队聚焦确定支撑铺层数。Covestro不透露确切铺层数与纤维取向,但称典型支撑厚1-1.2毫米,假设45°纤维取向可在所需厚度达抗扭要求。以此为起点,Covestro测试迭代不同铺层。
据Ketelsen,为Bmai设计最优方案关键在于快速迭代循环:设计头脑风暴、调谐产品、仿真不同成分、基于仿真打样、切割成型、交付Bmai测试反馈。
Covestro标准采用ABAQUS(美国ABAQUS Inc.)结构仿真、MOLDFLOW(Autodesk)流变仿真。“部分指标可内部仿真,”Ketelsen说。“仿真、在德美中设施组装测试、数据分析、回馈生产调整。”
项目中Covestro多次迭代设计,共享细节结果、调整设计。Bmai与Covestro上海亚太创新体验中心密切沟通,开展弯曲测试、适配性能质量测试。频繁反馈产品调谐方向。
“不能坐下来设计完——必须测试迭代,”Boettcher补充。“Bmai等公司更习惯‘做’和‘摸索’……测试、失败、再测试。”
迭代与沟通。 Bmai首席设计师Axis Liu在Covestro上海亚太创新体验中心与团队协作。来源 | Covestro
多轮迭代中,Covestro还平衡组件与其他鞋材粘接相容性等额外考量。竞争激烈的运动鞋市场新款快速迭代,上市速度同样重要。Boettcher称快速敏捷产出测试样件至关重要。
经验总结
Bmai 42K Lite去年发布,满足公司抗扭、美观、整体性能要求。Covestro称鞋类设计过程提供洞见,指导Maezio拓展其他市场。
“[关键]在于与设计师、决策者的互动,”Ketelsen说。“鞋类案例中我们做得很好、并想带入其他行业的是:基于价值判断建立假设,再与客户测试迭代验证。”
据Covestro,Maezio还获电子电气、汽车、医疗技术、家电家具箱包等消费品、运动装备及运动鞋等领域关注。
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