Under Armour bringt mit generativer Gestaltung und 3D-gedruckten Schuhen frischen Wind in die Branche

Alles begann mit einer Idee – um genau zu sein, setzten eine Baumwurzel sowie die Architektur den kreativen Prozess in Gang. Beides diente als Inspiration für den von Under Armour auf den Markt gebrachten UA Architech: den ersten Trainingsschuh mit einer 3D-gedruckten Zwischensohle mit Gitterstruktur.

Bei einer Wanderung an einem Sonntagnachmittag hatte Alan Guyan, Leiter für Design- und Produktionsinnovation bei dem in Baltimore ansässigen Unternehmen Under Armour (UA), die Eingebung für das Design eines 3D-gedruckten Schuhs.

„Den Impuls für den Architech gaben künstliche Objekte, architektonische Grundsätze und natürliche organische Formen“, so Guyan. „Die größte Inspiration waren jedoch Baumwurzeln: Manche Wurzeln sind in die Erde eingelassen, und dann wachsen sie nach oben. Dies hat uns besonders interessiert, da auf einem Baum ein hohes Gewicht lastet, für das seine Wurzeln das Tragwerk bilden. Daher entstand das Konzept rund um die Frage, wie wir anhand einer spezifischen Struktur eine einzigartige, maßgeschneiderte Schuhdämpfung entwickeln können.“

Guyan und sein Team machten sich daran, diese Frage für Sportler zu beantworten, die verschiedene Disziplinen trainieren: Zum Gewichtheben benötigen sie einen schwereren, für andere Aktivitäten wie beispielsweise Laufen einen leichteren Schuh. UA – ein Innovationsführer im Bereich Sportschuhe, -kleidung und -zubehör – verfolgte das Ziel, einen Allzweckschuh zu entwickeln, der flexibel, aber dennoch stabil ist und Dämpfung und Halt für alle Arten von Training bietet.

„Das Einzigartige am Architech ist, dass wir zwei Strukturen kombiniert haben“, erklärt Guyan. „Wir haben einen überzeugenden Schuh für das Leistungstraining entwickelt, der Probleme beseitigt und bei Sportlern und Verbrauchern für Begeisterung sorgt.“

Das kann man wohl sagen: UA produzierte eine begrenzte Auflage von 96 UA-Architech-Paaren zum Preis von 299 US-Dollar, die schnell ausverkauft waren.

Ein Faktor, der diesen Schuh zu etwas Besonderem macht, ist der Einsatz von generativer Gestaltungssoftware durch das UA-Team. Bei der generativen Gestaltung kommt ein Algorithmus zur Anwendung, der unzählige computergenerierte Gestaltungsmöglichkeiten liefert, was Designern und Ingenieuren dabei hilft, schneller zum Endprodukt zu gelangen, das oft eine unkonventionelle Geometrie aufweist. Guyan, ein Frühanwender generativer Gestaltung, glaubt, dass diese in der Zukunft dazu beitragen wird, neue Schuhtechnologien zu entwickeln, die besser auf die Bedürfnisse des einzelnen Sportlers zugeschnitten sind. Sie wird Entwicklungsteams zudem in die Lage versetzen, leichte Strukturen zu entwerfen und das Gewicht teilweise zu reduzieren.

„Mit der Software Within von Autodesk konnten wir eine hochspezialisierte Gitterstruktur entwickeln“, merkt Guyan an. „Aus einer einzigen Zelle ließen sich ganze Muster solcher Zellen erzeugen. Auf diese Weise konnten wir zahlreiche Muster sowie Zwischenräume zwischen den Strukturen ausprobieren und letztlich testen und validieren. Wir konnten mehrere Iterationen des gleichen Entwurfs oder unterschiedlicher Entwürfe innerhalb eines bestimmten Konfigurationsmodus durchführen.“

Vom Konzeptentwurf (u. a. mit Hilfe von Autodesk Fusion 360 erstellt) bis zur Produktion erzeugte das Team unzählige Iterationen.

„Aus Unmengen von Gitterstrukturen wählten wir schließlich die richtige aus“, erklärt Guyan. „Dabei mussten wir einige Herausforderungen bewältigen. Erstens mussten wir sicherstellen, dass die Gitterstruktur aus mechanischer Sicht eine Dämpfung ermöglichte. Zweitens mussten wir die Gesamtoptik im Auge behalten. Und drittens mussten wir herausfinden, wie gut die Struktur nach der Integration in einen Schuh funktionieren würde. Wie schnell würde z. B. die Struktur zurückfedern, wenn wir etwas darauf fallen lassen oder sie zusammendrücken? Auf dieser Grundlage erstellten wir viele verschiedene Entwürfe, und wir führten erste Tests zur weiteren Ausarbeitung dieser computergenerierten Endergebnisse durch.“

Testläufe mit Sportlern optimierten den 3D-gedruckten Schuh

Der Großteil der gut zwei Jahre, die UA in die Entwicklung des UA Architech investierte, wurde für verschiedene Tests verwendet. Mehr als 80 Sportler verbrachten über 120 Stunden im Fitnessstudio, wo sie die Schuhe nicht gerade schonten. Gemäß Guyan führte UA mehrere hunderttausend Testzyklen durch, um zu untersuchen, ob irgendetwas oder irgendjemand dem Schuh etwas anhaben kann.

„Während der zweijährigen Entwicklung stießen wir auf Fehler“, erinnert er sich. „Und wissen Sie was? Das ist großartig! Fehler führen oft zur Entdeckung des nächsten Spitzenprodukts oder zur Entwicklung der nächsten bahnbrechenden Idee. Und genau dies ist uns gelungen. Die Tests waren ein voller Erfolg, da wir über neue Testprotokolle verfügen, die aus der Entwicklung dieses Schuhs herrühren.“

Je näher das Team dem Endprodukt kam, desto positiver fielen die Rückmeldungen während der Tests aus. Die Sportler konnten direkt vom Gewichtheben zu Cross-Training übergehen, ohne die Schuhe zu wechseln. Die Schuhe waren bequem und stabil zugleich: flexibel im Vorfußbereich, doch fest an der Ferse. Damit hatten die Testpersonen nicht gerechnet – sie waren begeistert und wollten wissen, wann die Schuhe endlich in den Handel kommen würden.

Die Produktion war jedoch vor allem aufgrund der Abhängigkeit des UA Architech vom 3D-Druck sehr zeitaufwändig. Bisher konzentrierte sich der 3D-Druckmarkt auf Prototypen und nicht auf die Massenproduktion. Folglich sind die vorhandenen Maschinen nicht für die Herstellung großer Mengen gerüstet. Darüber hinaus beruht der 3D-Druck auf einem chargenbasierten Prozess, sodass die tägliche Produktion auf eine bestimmte Stückzahl begrenzt ist.

Flexibilität mit additiver Fertigung

„Warum wir 3D-Drucktechnik eingesetzt haben, um dieses einzigartige Schuhwerk zu entwickeln?“, fragt Guyan. „Zunächst einmal lässt sich die Gitterstruktur nur mittels 3D-Druck erzielen. Und genau das gefällt mir daran: etwas zu schaffen, das nicht mit konventionellen Mitteln hergestellt werden kann. Das ist ungemein spannend. Wir können in einem einzigen Entwurf verschiedene Korrelationen verschiedener Teile sowie verschiedener Teil- und Strukturtypen integrieren, was es uns ermöglicht, so lange neue Kombinationen auszuprobieren, bis wir letztlich erfolgreich sind. Ein weiterer einzigartiger Aspekt des 3D-Drucks sind die endlosen Anpassungsmöglichkeiten.“

UA stellt als erstes Unternehmen 3D-gedruckte Schuhe für das Leistungstraining her. Doch einige seiner Wettbewerber – Nike, Adidas und New Balance – nutzen die Technik ebenfalls bei der Entwicklung von Lauf- und Stollenschuhen. All diese Unternehmen setzen neue Technologien ein, um die Art, wie Sportler trainieren, zu verändern.

„Jedes Produkt, das das Under-Armour-Logo trägt, ist auf Leistung ausgelegt“, betont Guyan. „Wir sehen unsere Aufgabe darin, sicherzustellen, dass die von uns entwickelte Ausrüstung genauso hart, wenn nicht noch härter arbeitet als die Sportler und Sportlerinnen, die sie benutzen, und diese somit bei der Verbesserung ihrer Leistungen unterstützt. Der UA Architech bildet da keine Ausnahme.“