MITのエンジニアが、より完璧な3Dプリントシューズを作るための新しい設計モデルを開発

この投稿は warrior bear によって 2024-1-30 15:27 に最後に編集されました。

はじめに: 近年、3D プリントは顧客に合わせて靴をカスタマイズできる技術であるため、靴の設計と製造によく使用されています。しかし、3D プリントされた靴が意図したデザインどおりになるかどうかはどうすればわかるのでしょうか?ランニングスタイルや、着用者がマラソンをしているのか短距離走をしているのかに基づいて最適化する方法を見つけることは可能ですか?さて、靴に関する質問に対する新しい答えがあるかもしれません。

2024年1月30日、Antarctic Bearは、MITのエンジニアが、3Dプリントシューズを含む、特定のランナーに最適なランニングシューズのデザインを予測できるシューズデザインモデルを開発したことを知りました。
Statistaによると、ランニングは現在最も人気のある運動の一つで、2021年までに約5,000万人のアメリカ人（米国人口の約15%）がランニングに参加することになる。しかし、ランニングの種類やランナーの種類は大きく異なるため、今日の市場には数多くの選択肢があります。 3Dプリントはランナーごとにシューズをカスタマイズできるという新たな選択肢を提供しており、アディダスやツェラーフェルドなどの企業はすでにこのトレンドに飛びついている。しかし、ランナーは一人ひとり異なり、シューズも同様です。プロのマラソン選手に効果的なシューズは、初心者に効果的なシューズとは異なります。メーカーは、自社のシューズが効果的かどうかを知る必要があります。
△研究者たちは、インストロン機械で 3D プリントされたミッドソールデザインの剛性をテストし、足の型にフィットさせました。これが、靴デザイナーが MIT と協力して、3D プリントされた靴を含むパフォーマンスを最適化する方法を見つけることを選択した理由です。関連研究は、「靴の設計のための最適制御によるランニングのモデリング」と題する論文として、Journal of Biomechanica Engineering に掲載されました。

「3Dプリントを使えば、デザイナーは材料の反応を部分的に調整することができます」と、MITの機械工学教授で論文の共著者でもあるアネット・ペコ・ホソイ氏は説明する。「このモデルは、これらすべてのことを行えることを意味します。」
新しいモデルは 3D プリントされた靴のパフォーマンスを予測できます<br /> MITのムーブメントラボとデータ・システム・社会研究所（IDSS）の博士研究員サラ・フェイ氏は、このモデルが斬新で高性能な3Dプリントシューズの開発への道を開く可能性があると語る。実際、このツールは、積層造形に関連してスニーカーデザインの限界をさらに押し広げると期待されています。実際、特定の場所で一定の弾力性や剛性を提供するはずの足場を備えた 3D プリントのミッドソールでテストされました。

これはどうやって行うのですか?研究者の計算により、モデルは身長、体重、脚の長さ、さらに前部と後部のミッドソールの硬さなど靴の材料特性に基づいた歩行の変化をシミュレートすることができた。これらを、フェイ氏とホソイ氏が「生物学的コスト関数」（ランナーが気づいていないかもしれないが、それでも最小限に抑えようとする性質を記述したもの）と呼ぶものと組み合わせることで、彼らは歩行を正確に予測するモデルを作成することができました。より具体的には、ランナーはトレッドミルへの足の衝撃と脚で消費されるエネルギーを最小限に抑える傾向があることが分かりました。したがって、これらは靴に応じて最適化できます。
「私たちは、カスタムシューズを設計し、さまざまな個人の行動を理解するのに十分な柔軟性をモデルに組み込んでいます」とフェイ氏は結論付けています。「将来的には、走っている自分のビデオを送ってもらえれば、その人に合わせたシューズを 3D プリントできるようになると考えています。」

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