Generative design e stampa 3D per le super scarpe di Under Armour

Prendendo ispirazione da varie strutture architettoniche e naturali – persino le radici degli alberi – Under Armour ha creato la collezione UA Architech: la prima scarpa sportiva ad alte prestazioni dotata di un’intersuola reticolare stampata in 3D.

Una domenica pomeriggio, durante un’escursione, Alan Guyan — direttore del design e dell’innovazione produttiva presso la Under Armour (UA) di Baltimora — ha avuto l’idea di progettare delle scarpe da stampare in 3D.

“Architech trae ispirazione dagli oggetti fatti dall’uomo, dall’architettura e dalle forme organiche naturali”, esordisce Guyan. “Illuminanti, però, sono state le radici degli alberi: alcune di esse si diradano nel terreno e crescono verso l’alto. È stato fondamentale mettere a fuoco questo aspetto, perché un albero sostiene molto peso, e tutte le radici ne sorreggono la struttura. Quindi il concetto è stato costruito intorno alla domanda: com’è possibile elaborare una struttura per scarpe sportive con una piattaforma altamente ammortizzante e personalizzata?”.

Alan Guyan ed il suo team hanno provato a dare una risposta alle esigenze degli allenamenti più impegnativi. L’obiettivo di UA – grande innovatore nel campo delle calzature, dell’abbigliamento e delle attrezzature – era quello di creare una scarpa flessibile ma stabile, altamente ammortizzante e di supporto per tutti i tipi di allenamento. Durante gli esercizi di sollevamento, per esempio, gli atleti hanno bisogno di una scarpa più pesante, mentre per la corsa e altre attività, hanno bisogno di una scarpa più leggera.

“L’unicità di Architech consiste nell’intreccio di due strutture”, spiega Guyan. “Abbiamo creato una scarpa sportiva con prestazioni uniche, in grado di risolvere problemi reali. Gli atleti ed i consumatori la apprezzano molto”.

Piace davvero: Under Armour ha prodotto una quantità limitata di UA Architech, solo 96 paia al prezzo di €280, rapidamente esaurite.

La caratteristica che distingue questa scarpa è il software di generative design di cui si è avvalso il team di Under Armour. Il generative design utilizza un algoritmo che consente a progettisti ed ingegneri di esplorare una miriade di varianti progettuali generate dal computer, aiutandoli ad arrivare al prodotto finale più velocemente e spesso con geometrie non convenzionali. Alan Guyan è stato uno dei primi ad adottare il generative design e ritiene che, in futuro, lo sviluppo di nuove tecnologie faciliterà la realizzazione della scarpa più adatta a ciascun atleta, agevolando inoltre il lavoro dei gruppi di progettazione nella creazione di strutture leggere e la riduzione del peso dei singoli elementi.

“Il software Autodesk Within ci ha permesso di creare queste strutture reticolari molto particolari”, dice Guyan. “Da una singola cella alla modellazione di tutte le altre nella struttura. In questo modo, abbiamo potuto provare diverse disposizioni e spaziature per poterle testare e convalidare. Siamo stati anche in grado di eseguire più iterazioni dello stesso disegno o più disegni all’interno delle stesse opzioni di configurazione”.

Dal concept design (creato in parte con Autodesk Fusion 360) alla produzione, il gruppo di lavoro ha potuto ripetere il processo infinite volte.

“Abbiamo esaminato una quantità enorme di strutture reticolari prima di individuare quella giusta”, aggiunge Guyan. “Abbiamo dovuto risolvere alcuni aspetti problematici. In primo luogo, la fattibilità dell’ammortizzamento sotto il profilo meccanico. In secondo luogo, l’aspetto generale del design. E infine, la capacità prestazionale una volta eseguita l’integrazione nella scarpa. Ci siamo chiesti quanto tempo avrebbe impiegato la struttura a riprendere la forma originale, se avessimo fatto cadere qualcosa sopra o se l’avessimo compressa. Partendo da queste riflessioni, abbiamo eseguito numerosi progetti diversi ed altrettanti test preliminari per verificare l’attendibilità dei risultati finali”.

Lo sviluppo della UA Architech ha richiesto oltre due anni di lavoro. La maggior parte del tempo è stato dedicato ai test, sia meccanici che umani. Più di 80 atleti hanno trascorso oltre 120 ore in palestra, per valutare la pressione plantare delle scarpe. Alan Guyan riferisce che la Under Armour ha sottoposto la scarpa a diverse centinaia di migliaia di cicli di prova per determinarne la durabilità.

“Nel corso di questi due anni, sono emersi i punti deboli”, aggiunge Guyan. “Gli errori però aiutano a capire e ad andare avanti, a cercare nuovi stimoli o a sviluppare un’ulteriore idea innovativa. È esattamente quello che abbiamo fatto. Disponiamo infatti di nuovi protocolli di test che sono il risultato dello sviluppo di questa scarpa”.

Quando il team ha iniziato ad avvicinarsi al prodotto finale, il feedback durante i test è diventato sempre più favorevole. Gli atleti potevano passare direttamente dal sollevamento pesi al cross-training senza dover cambiare le scarpe. Le scarpe erano comode ma stabili, flessibili nell’avampiede, ma rigide nel tallone. È stata una sorpresa per quanti si erano prestati a collaudarle. Sono rimasti talmente entusiasti da volerne subito un paio.

Il processo di produzione, tuttavia, ha richiesto molto tempo, soprattutto se si considera che la realizzazione della UA Architech è affidata alla stampa in 3d. Finora il mercato della stampa 3D si è concentrato sui prototipi, non sulla produzione di massa. Quindi le macchine attuali non sono adatte per la produzione su larga scala. Inoltre, la stampa 3D utilizza un processo basato su lotti, per cui è possibile produrre solo un certo numero di pezzi al giorno.

“Perché abbiamo scelto la stampa 3D per creare questa scarpa unica nel suo genere?” si chiede Guyan. “Innanzitutto, perché la struttura reticolare può essere ottenuta solo con la stampa 3D. Il bello sta proprio nel fatto di realizzare qualcosa che non può essere creata con i mezzi convenzionali. La possibilità di unire diversi elementi e diversi tipi di strutture, in un’unica composizione, ci permette di sbagliare, rimediare e ottenere risultati brillanti. L’altro aspetto, unico nel suo genere, della stampa 3D è che vi sono infinite possibilità di personalizzazione”.

Under Armour è stata la prima azienda che ha prodotto scarpe da allenamento ad alte prestazioni stampate in 3D. Anche alcuni concorrenti – Nike, Adidas e New Balance – hanno adottato questa tecnica per sviluppare scarpe da corsa e con i tacchetti. Tutte queste aziende stanno sfruttando le nuove tecnologie per cambiare i metodi di allenamento degli atleti.

“Tutto ciò che porta il logo di Under Armour è costruito sulle prestazioni”, afferma Guyan. “Il nostro compito è quello di garantire che l’attrezzatura che sviluppiamo funzioni altrettanto intensamente, se non di più, dell’atleta che la indossa, per contribuire a renderlo migliore. E la scarpa UA Architech non è da meno”.