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3D-gedruckte Konsumprodukte Schuhe aus dem 3D-Drucker – ein Zukunftsmodell?

| Redakteur: Anna-Lena Dosch

Die 3D-Druck Branche wuchs in den letzten zehn Jahren stark. Auch die Modeindustrie interessiert sich für die additive Fertigung im Bereich Schuhwerk und verspricht sich mithilfe von 3D-Drucktechnologien die Entwicklung neuer Lösungen, welche die Mode- und Schuhindustrie verändern.

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Kommen unsere Schuhe in Zukunft aus dem 3D-Drucker? Was in der Zukunft mit 3D-Druck in der Schuhbranche möglich ist.
Kommen unsere Schuhe in Zukunft aus dem 3D-Drucker? Was in der Zukunft mit 3D-Druck in der Schuhbranche möglich ist.
(Bild: gemeinfrei // pixabay)

Die additive Fertigung bietet die Möglichkeit der Personalisierung von einzelnen Endprodukten bzw. dem Endprodukt Schuh. Des Weiteren könnten individuelle Schuhe in Rekordzeit gedruckt werden, was für manche Endverbraucher ein lukrativer Anreiz wäre, einen Schuh mit Teilen aus dem 3D-Drucker zu erwerben. Marken wie New Balance und Adidas nutzen die additive Fertigung für ihre Schuhe und werden damit immer erfolgreicher. Der 3D-Druck wird jedoch nicht nur für die Serienproduktion gerne eingesetzt, auch Designer interessieren sich dafür, da mit der additiven Fertigung einzigartig gestaltete Schuhe oder sogar spezielle Einzelkomponenten für Schuhe bzw. Fußbekleidung gefertigt werden können.

Vom Einzelstück zur Massenware und zurück

Lyman Blake hat die Mechanisierung der Schuhproduktion in den 1850er Jahren mit seiner Schuhnähmaschine vorangetrieben.
Lyman Blake hat die Mechanisierung der Schuhproduktion in den 1850er Jahren mit seiner Schuhnähmaschine vorangetrieben.
(Bild: fiddlebase)

Vor der industriellen Revolution wurden Schuhe zum Großteil von Hand gemacht. Die traditionelle Herstellung war sehr zeitaufwendig und erforderte im Üblichen die Ausbildung zum Schuster. In den 1850er Jahren kam die Änderung bei der Schuhherstellung mit der Schuhnähmaschine von Lyman Blake und der Zwickmaschine von Jan Matzeliger. Diese Fortschritte führten zu einem neuen industriellen Ansatz in der Schuhherstellung, der die heutige Massenproduktion ermöglichte. Der 3D-Druck wird allgemein besonders häufig für Prototypen eingesetzt und hat sich dafür mittlerweile gut etabliert.

Diese Technologie ist natürlich auch für die Schuhbranche interessant, da mit diesem Verfahren neue Produkte getestet bzw. entwickelt werden können. Dazu kommen verschiedene neue Materialien, die durch die additive Fertigung getestet werden könnten. Besonders interessant ist das auch für die Fertigung eines individuellen Schuhs, der auf die persönlichen Bedürfnisse des jeweiligen Trägers angepasst werden kann. Solche Einzelanfertigungen sind jetzt noch sehr teuer in der Produktion. Wie das in ein paar Jahren aussieht wird sich zeigen. Daneben ist auch die mögliche günstige Massenproduktion eine attraktive Eigenschaft des 3D-Drucks.

Lauf- und Wanderschuhe aus dem 3D-Drucker

Bei Lauf- und Sportschuhen müssen zusätzliche Anforderungen wie beispielsweiße eine optimale Fußkontrolle, Stabilität oder Haltbarkeit, beachtet werden. Die Auswahl des richtigen Materials ist hier entscheidend. Durch den 3D-Druck gibt es komplett neue Möglichkeiten Materialien einzusetzen und neue Designs auszuprobieren. Material sowie Design sind zwei große Vorteile bzw. Stärken des 3D-Drucks.

Zumal heute schon Teile von individuellen Sportschuhen für Profi-Sportler Mithilfe von 3D-Scannern hergestellt werden können. Der Profisportler erhält so einen perfekt auf sich abgestimmten Schuh. Vor allem Adidas und Reebok investieren viel Geld in die Entwicklung des 3D-Drucks für Sportschuhe.

Adidas: Das Unternehmen ging vor einigen Jahren eine Partnerschaft mit dem Startup Carbon ein. Dessen digitale Lichtsynthese-Technologie (DLS) nutzt es für die Herstellung von Zwischensohlen. Adidas ermöglichte diese Partnerschaft seine erste kommerzielle Version von 3D-gedruckten Schuhen auf dem Markt; den Futurecraft 4D.

Das 3D-gedruckte Model Futurecraft 4D von Adidas.
Das 3D-gedruckte Model Futurecraft 4D von Adidas.
(Bild: Jordans 2019 Shoes)

Das Besondere an diesem Schuh ist die Zwischensohlen-Gittergeometrie, welche für unterschiedliche Druckstufen für den Träger sorgt. Der Rest des Schuhs besteht nach wie vor aus regulärem Stoff und wird konventionell hergestellt. Adidas will auch in Zukunft weiterhin den 3D-Druck mit der Schuhherstellung vereinen. Nach dem Futurecraft 4D hat das Unternehmen noch weitere Produkte mit einer gedruckten Zwischensohle auf den Markt gebracht. Unter anderem den Y.3 Runner 4D und den neuen Alphaedge 4D.

Reebok: 2016 entschied auch das amerikanische Unternehmen Reebok, eine Kooperation mit einem Dienstleister aus der 3D-Druck Branche einzugehen. Das Unternehmen ging eine Partnerschaft mit dem Materialanbieter BASF ein. Die Idee dahinter: traditionelle Formen, die für die Herstellung von Schuhteilen verwendet werden, durch 3D-Drucktechniken ersetzten. Diese Idee wurde im selben Jahr noch umgesetzt als Reebok eine limitierte Edition von 300 Schuhen mit 3D-gedruckten Laufsohlen auf den Markt brachte. Die Laufsohle wurde speziell dafür von BASF entwickelt, bzw. die dafür verwendete Flüssigkeit auf Urethanbasis.

Das Modell fand Anklang bei der Lauf-Community, so dass 2018 ein neues Modell mit 3D-Druckelementen auf den Markt kam. Bei dem neuen Liquid Floatride Run wurden keine Laufsohlen – sondern Schnürsenkel mithilfe von 3D-Druckern produziert. Das Ergebnis war ein dehnbarer Slipper. Reebok zeigt in einem Video die Einführung von 3D-Druck in ihrem Unternehmen:

Profi-Sportschuhe mit additiver Technologie

Nike-Football: Nike arbeitet schon länger mit Stratasys Direct Manufacturing zusammen und setzt das Know-how des 3D-Druck Unternehmens auch für Schuhe im Profi-Sport ein. Heraus kam der Vapor Carbon 2014 Elite Cleat. Bei diesem Schuh handelt es sich um den ersten Schuh, dessen Schuhplatte von Nike’s 3D-Drucklabor entwickelt wurde. Bei der Entwicklung achtete man auf eine modifizierte „V-Platte“, die es dem Schuh ermöglicht, sich besser an die natürlichen Bewegungen auf dem Rasen anzupassen, ohne zu verrutschen. Mittels Lasersintern wurde die erste „V-Platte“ gefertigt, wobei es sich um ein thermisches 3D-Druckverfahren handelt, bei dem thermoplastisches Nylonpulver verwendet wird.

3D-gedruckte Sneaker

Für die Gesellschaft heute sind Turnschuhe DER neuen Freizeitschuh und werden teilweise als Kultobjekte verehrt. Auch in diesem Bereich setzen einige Schuhhersteller auf die Zusammenarbeit mit der 3D-Druck Branche, da es die Möglichkeit bietet, die ungewöhnlichsten Strukturen zu entwerfen, zu individualisieren und Schuhe in einem anderen Stil zu kreieren.

New Balance: Durch die Partnerschaft mit Formlabs wurde das neue Material -Rebound Resin – entwickelt und der Schuh New Balance 990 Sport Sneaker, mit einem 3D-gedruckten Absatz entworfen. Weitere Informationen zu dem Material und dem Sneaker gibt es hier.

Wiivv: Das kanadische Start-Up Unternehmen Wiivv nutzt ebenfalls den 3D-Druck für die Schuhanpassung. Angeboten werden komplett maßgefertigte, 3D-gedruckte Einlegesohlen und Sandalen. Die Daten des späteren Schuhträgers werden über eine Smartphone-App erfasst. Alles was der Kunde dafür braucht, ist ein Stück weißes, leeres Papier und seine nackten Füße, von denen Fotos gemacht werden. Die Daten werden dann verarbeitet, somit wird jeder Schuh aufgrund der 3D-druckbaren Datei zu einem einzigartigen Schuh gefertigt.

Mode und Haute Couture aus dem 3D-Drucker

Auch in der Modebranche und damit verbunden Haute Couture hielt der 3D-Druck Einzug. 3D-gedruckte Schuhe oder Kleidung sind DER Hingucker schlechthin und wegen des meist futuristischen Designs für viele Designer sehr interessant.

Die außergewöhnlichen 3D-gedruckten High Heels stammen von der Designerin Iris Van Herpen.
Die außergewöhnlichen 3D-gedruckten High Heels stammen von der Designerin Iris Van Herpen.
(Bild: designyoutrust.com)

Iris Van Herpen: Für ihre gedruckten 3D-Modekreationen ist die Designerin Iris Van Herpen bekannt. 2013 stellte sie ein Paar 3D-gedruckte Schuhe vor, welches auf jeden Fall der Eye-Catcher jeden Outfits wären.

Zukunftsausblick für 3D-gedruckte Schuhe

Voxel8: Die Schuhbranche kann von der additiven Fertigung in der Zukunft weiterhin stark profitieren. Einzelne Unternehmen in der 3D-Druck-Branche haben sich auf die Mode- und Schuhindustrie spezialisiert. Zu diesen Unternehmen gehört beispielsweise das Start-Up Voxel8, welches eine Multimaterial-Maschine für den Druck von Sportschuhen- und Kleidung, entwickelt hat.

Im Gegensatz zu den meisten anderen Unternehmen, setzt Voxel8 nicht bei der Sohle auf 3D-Druck, sondern gestaltet das gesamte Obermaterial des Schuhs mithilfe der additiven Fertigung. Durch das sogenannte ActiveMix-Verfahren™ wird der Druck von hochleistungsfähigen und farbigen reaktiven Polyurethanen ermöglicht, was eine schnelle und vor allem lokale Produktion von Schuhen möglich machen würde.

Covestro: Covestro bietet eine nachhaltige Lösung für die additive Fertigung von Schuhen an. Das Unternehmen entwickelte ein Material, welches eine automatisierte Produktion zu geringeren Kosten und eine komplette Recyclingfähigkeit des fertigen Schuhs ermöglicht.

Pulver und Filament, beides auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan (TPU), bietet eine hohe Rückprall- und Abriebfestigkeit. Diese beiden Eigenschaften machen den Kunststoff zu einem geeigneten Kandidaten für die Herstellung von beiden signifikanten Schuhteilen: der Sohle und dem Obermaterial. Dazu kommt, dass der Schuh in einem Schritt recycelt werden kann, einschließlich des verwendeten Polyurethan-Klebstoffs bei der Produktion. Aus einem alten Schuh entstehen somit Filamente für neue Schuhe.

Einen zu 100 Prozent 3D-gefertigten Schuh wird es vorerst nicht geben aber diverse Unternehmen in der Schuhbranche machen sich die additive Fertigung mittlerweile für verschiedene Teile des Schuhs zu Nutze und wollen in Zukunft bei der Massenproduktion auf die Hilfe von additiver Fertigung nicht mehr verzichten.

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