Die sensible Sohle
Bis jetzt war die Fussanalyse mühsam und nicht unter realen Bedingungen durchführbar. Doch nun haben Empa-Forschende eine Einlegesohle aus dem 3D-Drucker entwickelt, die alles viel einfacher macht.
Im Spitzensport entscheiden manchmal Sekundenbruchteile zwischen Sieg und Niederlage. Um ihre Leistungen zu optimieren, nutzen Sportlerinnen und Sportler deshalb unter anderem massgefertigte Einlegesohlen. Aber auch Menschen mit Beschwerden im Bewegungsapparat greifen auf solche Sohlen zurück, um diese zu mindern.
Um solche Einlegesohlen exakt anzupassen, müssen Fachleute zuerst ein Druckprofil der Füsse erstellen. Dazu müssen Sportler oder Patienten barfuss über druckempfindliche Matten gehen, wo sie ihren individuellen Fussabdruck hinterlassen. Aufgrund dieses Druckprofils erstellen Orthopädinnen und Orthopäden dann in Handarbeit passende Sohlen. Optimierungen und Anpassungen sind aber aufwendig. Ein weiterer Nachteil: Die druckempfindlichen Matten lassen keine Messungen während des Trainings oder der Outdoor-Aktivitäten zu.
Sohle mit Drucksensoren
Eine Erfindung eines Forschungsteams der Empa, der ETH Zürich und der EPFL könnte die Situation deutlich verbessern: Die Forschenden fabrizierten mittels 3D-Druck eine massgeschneiderte Einlegesohle mit integrierten Drucksensoren. Damit kann der Fusssohlendruck direkt im Schuh bei verschiedenen Aktivitäten gemessen werden.
«Man kann anhand der ermittelten Druckmuster erkennen, ob jemand läuft, rennt, eine Treppe hochsteigt oder gar eine schwere Last am Rücken trägt. Dann verlagert sich der Druck nämlich mehr auf die Ferse», erklärt Co-Projektleiter Gilberto Siqueira, der an der Empa in Dübendorf forscht. Mühsame Mattentests sind damit passé.
Selbst entwickelte «Tinte»
Doch nicht nur die Benutzung, auch die Herstellung der Einlegesohlen ist einfach. Samt den integrierten Sensoren und Leiterbahnen werden sie in einem einzigen Arbeitsschritt mittels 3D-Druck produziert. Zum Drucken verwenden die Forschenden verschiedene «Tinten», deren Rezepturen sie eigens für diese Anwendung entwickelt haben. Auch die Sensoren selbst und die dazugehörigen Leiterbahnen werden dabei gedruckt.
Eine solche «smarte» Einlegesohle mit integrierten Sensoren könnte künftig von Sportlerinnen und Sportlern oder in der Physiotherapie genutzt werden, etwa um Trainings- oder Therapiefortschritte zu messen. Auf Basis dieser Messdaten können dann Trainingspläne angepasst und mittels 3D-Druck permanente Schuheinlegesohlen mit unterschiedlich harten und weichen Zonen fabriziert werden.