Studie über ein neues Konzept für modulare, leistungsstarke und umweltfreundliche Outdoor-Sportschuhe

Jährlich werden weltweit etwa 22 Milliarden Paar Sportschuhe hergestellt, wobei Europa der viertgrößte Verbraucher ist. Wenn man bedenkt, wie viele fossile Rohstoffe für ihre Herstellung benötigt werden, wie viel Mikroplastik während der Nutzung in den Boden gelangt und wie groß die Auswirkungen dieser Produkte auf die Umwelt am Ende ihrer Lebensdauer sind, dann wird einem klar, wie groß der Einfluss dieser Produkte auf die Umwelt ist. Das Projekt EcoGrip will ein neues "Konzept" von modularen Sportschuhen vorschlagen, bei dem Sohle und Zwischensohle aus einem einzigen wiederverwertbaren Material bestehen, das Folgendes garantiert: bessere Leistungen (Abriebfestigkeit, Griffigkeit und Komfort) und geringere Umweltauswirkungen als bei den derzeit auf dem Markt befindlichen Produkten; ein Design, das auf dem "Design for Disassembly" beruht; eine längere Lebensdauer dank der durch ein "intelligentes" Verbindungssystem erleichterten Wiederherstellung der Sohle; eine echte Kreislauffähigkeit des Produkts dank des chemischen Recyclings, dem es unterzogen werden kann, wobei dabei wiederverwendbare Reagenzien entstehen. Die gesamte Produktentwicklung wird durch eine Lebenszyklusanalyse (LCA) unterstützt, um ein Design mit geringeren Umweltauswirkungen zu gewährleisten.

Untersuchung der Reibung bei verschiedenen Phasen des Gangzyklus auf unterschiedlichen Untergründen

Ziel

Das Hauptziel des EcoGrip-Projekts besteht darin, eine neue Art von modularen Schuhen zu definieren, die umweltverträglicher sind als die derzeit auf dem Markt erhältlichen Lösungen, wobei die Leistungsmerkmale des Schuhs selbst im Vergleich zu den betrachteten Referenzen beibehalten und verbessert werden. Die geplanten Ergebnisse werden durch die Anwendung bereits bekannter Technologien (Einzelformung von Sohle und Zwischensohle) bei der Herstellung innovativer Produkte (Sohle und Zwischensohle aus gleichem Polyurethanmaterial mit geringerer Umweltbelastung und hoher Leistung, intelligentes Klebesystem, das die Demontage unter bestimmten Bedingungen erleichtert) erzielt, um modulare Schuhe zu erhalten, aus denen Sohle und Zwischensohle leicht entfernt werden können. Die auf diese Weise hergestellten Sohlen und Zwischensohlen, die aus einem einzigen Material bestehen, können leichter recycelt werden als die derzeit auf dem Markt erhältlichen Produkte, die aus zwei verschiedenen Materialien bestehen. Dieser Prozess wird es ermöglichen, die Kreislauffähigkeit von Schuhen im Vergleich zu aktuellen Produkten zu erhöhen und die Umweltauswirkungen zu verringern.

Ergebnis

Das erwartete Ergebnis ist ein Beitrag für den Sportsystemsektor für neue Produkte in Richtung umweltfreundlicherer Lösungen unter Beibehaltung hoher Qualitätsstandards, Erhöhung der Haltbarkeit der Produkte und Verringerung ihrer Umweltauswirkungen, wobei auch die Freisetzung von Mikroplastik in die natürliche Umwelt verringert wird.

Neues Messsystem

Zur Charakterisierung der viskoelastischen Eigenschaften eines Wanderschuhs wurde ein neues Messsystem konzipiert und aufgebaut. Dieses System ermöglicht eine kontrollierte und reproduzierbare Krafteinleitung auf das Prüfkörpermaterial, um dessen mechanisches Verhalten unter Belastung zu analysieren. Als zentrales Element fungiert ein kugelförmiger Messkopf (2), der die Kontaktfläche zum Schuh darstellt. Dieser wird über eine präzise gelagerte Führungswelle (3) linear bewegt. Die Welle ist mit einer genauen Linearspindel gekoppelt, welche durch einen Gleichstrommotor (6) angetrieben wird. Diese Antriebseinheit erlaubt eine Belastung mit einer Maximalkraft von bis zu 1700 N.

Um eine gleichmäßige Krafteinleitung sicherzustellen, ist zwischen Welle und Messkopf eine Druckfeder (4) positioniert. Diese Komponente trägt dazu bei, die Belastung dynamisch zu modulieren. Die auf den Schuh wirkenden Kräfte werden über eine präzise Zug-/Druck-Kraftmessdose (5) erfasst und digital aufgezeichnet. Die gewonnenen Daten liefern die Grundlage für die Beurteilung von Materialsteifigkeit und Dämpfungsverhalten – entscheidende Parameter zur Bewertung des Tragekomforts und der funktionalen Leistungsfähigkeit von Schuhwerk unter Belastungsbedingungen.

Der Messkopf ist so angebracht, dass eine Messung des gesamten Schuhaufbaus – also von Außensohle (IV), Zwischensohle (III) und Obermaterial (I) – möglich ist. Durch seine Bauform kann er bis zu 20 cm tief in den Schuh eindringen, sodass auch im Fersenbereich gemessen werden kann.

Bei Bedarf lassen sich gezielt einzelne Bereiche oder Materialien untersuchen, um beispielsweise die Dämpfungseigenschaften einzelner Schichten separat zu analysieren.