Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung einer 3D-Gradierung für Schuhleisten basierend auf realen 3D-Fußdaten

Im geplanten Projekt werden neue Verfahren zur 3D Gradierung von Leisten erarbeitet und erprobt. Neu ist die Arbeit mit detaillierten Fußmaßtabellen, die auf aktuellen Fußmessdaten beruhen. Für Kinder müssen diese separat entwickelt werden, da das Wachstum andere Kriterien als bei Erwachsenen erfordert. Auf Grundlage der Maßtabellen, der Kurvenformen der Maßstrecken und der ermittelten räumlichen Fuß-Leisten-Abstände kann dann eine automatische Konstruktion bzw. 3D-Gradierung erfolgen. Neueste Forschungsergebnisse aus der Bekleidungsindustrie weisen die Effizienz dieser Verfahren nach. Werden Leisten computergestützt in 3D nach einem Verfahren gradiert, das sich an der körpermaß- und körperformbasierten Vorgehensweise bei der Gradierung von Oberbekleidung orientiert, sollen Passform und Aussehen der Schuhe, die über diese Leisten gefertigt werden, verbessert werden.

Der Lösungsweg sieht vor, Leisten auf Basis von 3D-Fußdaten computergestützt zu generieren und automatisch zu gradieren. Die Anpassung der Leisten an unterschiedliche Fußtypen und Größen erfolgt durch eine morphologische 3D-Gradierung, die auf den ermittelten Fuß-Leisten-Beziehungen für unterschiedliche Schuhtypen basiert. Für Kinder müssen noch die Fußtypen erarbeitet werden. Dazu dienen vorhandene 2D-Daten, ergänzt um zu messende 3D-Daten. Die Entwicklungsmethodik wird durch Herstellung ausgewählter Beispiele für das festgelegte Größenspektrum evaluiert. Passformkontrollen und genau dokumentierte Entwicklungszeiten werden die Vorteile der neuen Entwicklungsmethodik und der erarbeiteten Routinen zeigen.

Für die Unternehmen der Schuhindustrie bedeutet dies die bessere Ausnutzung der Leistungsfähigkeit ihrer CAD-Systeme und die Verkürzung der Entwicklungszeiten, je nach Leistenmodell um 1 - 2 Tage, da aufwändige, manuelle Arbeiten in Vorbereitung der Gradierung entfallen. Dieser Zeitgewinn ist in der modeabhängigen, stark von ausländischer Konkurrenz geprägten Branche ein erheblicher Wettbewerbsvorteil.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des vorliegenden Forschungsprojektes sollte ein, auf der Verwendung von realen Fußmaßen basierendes Gradierverfahren für Leisten entwickelt werden, welches das, seit den 1930er Jahren angewandte, Gradierverfahren für Leisten ersetzen kann. Durch dieses neue Verfahren sollte nicht nur eine bessere Passform der über die Leisten gefertigten Schuhe erreicht werden. Gleichzeitig stellt dieses Verfahren einen Lückenschluss in der durchgängigen Digitalisierung der Entwicklungs- und Fertigungsprozesse in der Schuhindustrie dar, indem der Prozess der Leistengradierung dem Stand der Technik angepasst wird.

Für die Realisierung dieses Zieles wurden die vorhandenen 3D-Daten von Erwachsenenfüßen verwendet. Die fehlenden 3D-Scans der Kinderfüße wurden durch entsprechende Fußmessungen gewonnen.

Das neue Gradierverfahren wurde am Beispiel der Damenfüße in den Größen 36 bis 42, unterteilt in drei Fußtypen, erarbeitet. Teilergebnis waren mittlere Füße. Verschiedene Fersensprengungen wurden berücksichtigt. Mittlere Füße wurden exemplarisch in den Größen 31, 33 und 35 auch für das Kindersortiment erarbeitet. Bei den Kinderfüßen wurde die neu erarbeitete Clusterung nach Fußtypen berücksichtigt. Mit den mittleren Füßen standen der Industrie erstmalig konkrete Informationen über die Füße zur Verfügung, für die die Leisten entwickelt werden. Diese mittleren Fußmodelle bilden die Basis für das neue Gradierverfahren.

Die erste Methode, erarbeitet für das Damensortiment, brachte kein zufriedenstellendes Ergebnis. Auf Grund der Formunterschiede der Fußtypen waren die Leistenformen unförmig. Die Form der mittleren Füße musste, unter Beibehaltung der fußtypischen Merkmale, abstrahiert werden. Dafür wurde ein Referenzfuß ausgewählt, auf den die verschiedenen Fußmaße übertragen wurden. Die nach dieser zweiten Methode erarbeiteten Leisten brachten den erwarteten Erfolg, wie der digitale Vergleich der Kinderleisten in den Größen 31, 33 und 35 für den Fußtyp II zeigte.