调整跑鞋

在进行运动鞋或一般运动器材的设计时，性能是关键。组成性能鞋的因素很多，要求因鞋的功能而异；例如，跑鞋与篮球鞋的要求不同。跑鞋轻便灵活，旨在为长时间跑步提供缓冲和稳定，而篮球鞋旨在提供脚踝稳定性并在突然改变方向时吸收冲击。随着新技术的出现，跑鞋如何让跑步者在每一步着陆和推出是工程师不断评估的主题。碳纤维等高性能材料有助于提供刚度，而不会增加鞋中底、足趾和鞋跟（鞋中位于足弓下方的支撑结构）等部分的重量。

中国运动服饰初创公司 Bmai（中国北京）的目标是以普通消费者可以承受的价格生产高性能马拉松鞋，但它想利用碳纤维的轻质和刚度优势。

“鞋类创新的一个关键驱动因素是新材料，”Bmai 的首席设计师 Axis Liu 说。 “过去一二十年来，材料技术突飞猛进。现在有大量材料可供选择，但随着品牌依赖它们来增加竞争优势，越来越需要提供更好支撑、稳定性和性能的重量更轻的材料。”

自 1990 年代以来，碳纤维一直用于高性能鞋类，耐克和阿迪达斯等鞋类品牌将其用于精英运动鞋。采用碳纤维的跑鞋价格从 160 美元到 250 美元不等。例如，Nike ZoomX Vaporfly 的中底采用全长碳纤维板，零售价约为 250 美元。当您考虑到跑鞋需要每 300-500 英里更换一次时，对于平均每周 20 英里的跑步者来说，最终需要每 4-6 个月更换一次，成本会迅速增加。 Bmai 想要生产一款性能优良，但大众市场平易近人、美观且负担得起的运动鞋。

“跑步的一大好处是你几乎只需要一双质量好的鞋子就可以开始，”刘说。 “我们不想让昂贵的鞋类成为障碍。”

该公司开始在其旗舰跑鞋 Mile 42K 的限量版中测试原型碳纤维鞋带，这是一款针对休闲马拉松运动员的设计。最终目标是找到一种解决方案，使 Bmai 能够生产零售价约为 399 元（56 美元）的商业鞋。该公司还致力于减轻重量，同时提供抗扭性，这点碳纤维做得很好。

大批量生产的可能性。 因为它是一种热塑性塑料，所以 Maezio 可以以高产率、更短的循环时间和更低的成本进行热成型。来源 |科思创

一种可调材料

进入科思创（德国勒沃库森；中国上海）于 2018 年 10 月推出的连续纤维增强热塑性塑料 (CFRTP) 新 Maezio 品牌。该产品线包括单向 (UD) 增强胶带和由碳纤维制成的片材。聚碳酸酯 (PC) 基体。据科思创称，CFRTP 可以针对性能、美学和规模经济进行调整，并可用于广泛行业的产品中。

Maezio 可以以高产率、更短的循环时间和每年数百万个零件的更低成本进行热成型。还可以集成其他生产技术，例如包覆成型、自动铺带 (ATL) 和自动纤维铺放 (AFP)。该公司将 Maezio 视为在各种应用中实现大批量生产的材料推动者。

“我们相信 Maezio 品牌可以通过提供轻质结构、特定强度和表面处理的组合，以先进材料尚未达到的规模为跨行业的新一代产品带来价值，”热塑性复合材料负责人 Lisa Ketelsen 说。科思创。

Maezio 的主要优势在于它的可调性 . UD 胶带只有 120 微米厚，可以以不同的角度层压以形成经过调整以满足各种性能和机械标准的板材。所得板材坚固、坚硬、重量轻，并具有自然的单向表面光洁度。此外，CFRTP复合材料是可回收的。

很合身

新的运动鞋设计需要高度的适应性。修改是设计过程的一部分，通常需要进行大量的测试和迭代。

“[鞋子性能] 非常针对特定目标，”Maezio 市场开发经理 Arne Boettcher 说。 “您需要一种可以根据应用程序和运动员的确切需求量身定制的材料——这正是 Maezio 的所在。”

Bmai 说 Maezio 非常适合 Bmai 的鞋子，因为除了提供低密度的刚度外，这种材料还提供了调整的自由度。

“根据您铺设胶带的方式，该材料能够产生不同的刚度或扭转性能，具体取决于该鞋的非常具体的需求，”Ketelsen 解释道。

抗扭性。 科思创的碳纤维小腿贯穿 Bmai 马拉松运动鞋的足弓下方。来源 |科思创

薄而结实。 刀柄厚度通常在 1-1.2 毫米范围内。来源 |科思创

为了满足 Bmai 鞋的重量目标，鞋柄需要很薄，但也需要足够坚固以满足扭转要求。 考虑到这一点，团队专注于确定刀柄的层数。虽然科思创不会对确切的层数或纤维取向发表评论，但该公司确实表示，典型的刀柄厚度为 1-1.2 毫米，并假设 45 度的纤维取向将在所需厚度下实现所需的抗扭性。从那个起点， 科思创测试并迭代了不同的上篮。

根据 Ketelsen 的说法，为 Bmai 设计最佳解决方案的关键是一个快速迭代循环，包括设计头脑风暴会议、调整产品、模拟不同的成分、基于模拟创建样品、切割和切割每个样品以成形，以及将测试样品交付给 Bmai 以获取反馈。

科思创使用 ABAQUS（ABAQUS Inc., Pawtucket, R.I., U.S.）进行结构模拟，使用 MOLDFLOW（Autodesk, San Rafael, CA, U.S.）作为标准软件进行流变模拟。 “我们可以在内部模拟某些要求，”Ketelsen 说。 “我们进行模拟 [并且] 在德国、美国和中国设有工厂来组装某些零件、进行物理测试并分析数据，然后将其带回生产并进行调整。”

在项目过程中，科思创多次迭代设计，分享细节和结果，然后调整设计。 Bmai 与科思创位于上海的亚太区创新体验中心之间的密切沟通非常重要，该中心进行了一系列测试，包括弯曲测试以及适用性和性能的质量测试。该公司经常向 Bmai 传达结果，传达需要调整产品的方式。

“你不能只是坐下来设计它——你必须进行测试和迭代，”Boettcher 补充道。 “像 Bmai 这样的公司更习惯于做 并找出来 ... 测试，失败，然后再次测试。”

迭代和沟通。 Bmai 首席设计师 Axis Liu 在科思创上海亚太区创新体验中心与科思创团队成员合作。来源 |科思创

在许多设计迭代中，科思创还发现自己平衡了几个额外的考虑因素，包括组件与鞋子中其他材料的粘附兼容性。尽管如此，考虑到竞争激烈的运动鞋市场，新款式很快就会出现，上市速度也很重要。根据 Boettcher 的说法，生产测试样品的速度和敏捷性至关重要。

经验教训

Bmai 的 42K Lite 于去年亮相并满足了该公司的 对扭转、美观和整体性能的要求。科思创表示，这款鞋的设计过程为公司在其他市场如何与 Maezio 合作提供了见解。

“[关键] 是与设计师的互动，以及与决策者的互动，”Ketelsen 说。 “在这个例子中，我们在鞋子方面做得很好——我们也想将一些东西引入其他行业——是根据我们认为有价值的东西建立一个假设，然后与客户一起测试和迭代。”

据科思创称，除体育用品和运动鞋外，Maezio 还吸引了对电气和电子行业、汽车、医疗技术、家用电器、家具和行李箱等消费品的兴趣。