Der Schrittsimulator: Wenn die Prüfmaschine geht wie ein Mensch

Ein Schuh muss im Alltag einiges aushalten: tausendfaches Aufsetzen der Ferse, Abrollen, Abdrücken über den Vorfuß – Schritt für Schritt, Tag für Tag. Damit wir diese Belastung nicht nur schätzen, sondern im Labor exakt nachstellen können, haben wir mit dem Schrittsimulator eine Prüfmaschine entwickelt, die den menschlichen Gang mechanisch nachbildet und Schuhe so realitätsnah wie kaum ein anderes Verfahren auf Herz und Nieren prüft.

Als Prüf- und Forschungsinstitut für die Schuh- und Lederindustrie beschäftigen wir uns seit Jahrzehnten mit der Frage, wie sich die Qualität und Haltbarkeit von Schuhwerk objektiv und nachvollziehbar bewerten lässt. Aus dieser langjährigen Erfahrung heraus ist der Schrittsimulator entstanden: eine Eigenentwicklung, die unseren Kundinnen und Kunden aus der Branche eine zusätzliche, besonders alltagsnahe Prüfmethode an die Hand gibt.

Der menschliche Gang als Vorbild

Wer geht, belastet den Fuß nicht gleichmäßig, sondern in einem ganz eigenen Rhythmus: Beim Aufsetzen der Ferse steigt die Kraft steil an, sinkt kurz wieder ab, sobald der Körper über das Standbein hinwegrollt, und steigt dann ein zweites Mal an, wenn sich der Fuß über den Vorfuß und die Zehen vom Boden abdrückt. Dieses charakteristische Auf-Ab-Auf-Muster – in der Ganganalyse auch als „Doppelhöcker“ bezeichnet – erreicht bei normalem Gehtempo Spitzenwerte von rund 110 % des Körpergewichts, mit einem kurzen Tal bei etwa 80 % dazwischen. Bei zügigerem Gehen oder beim Laufen fallen diese Kraftspitzen noch deutlich höher aus. Genau dieses Muster ist der Maßstab, an dem sich jede realitätsnahe Schuhprüfung orientieren sollte.

So bildet der Schrittsimulator diesen Rhythmus nach

Unser Schrittsimulator verfügt über zwei unabhängige Prüfkammern für je einen linken und einen rechten Schuh. Ein eigens entwickeltes Antriebs- und Steuerungskonzept sorgt dafür, dass der Prüfling in jeder Phase eines Schrittes exakt so belastet wird, wie es ein echter Fuß beim Gehen tun würde – von der Lastübernahme beim Fersenaufsatz bis zum kräftigen Abdruck über den Vorfuß.

Während der Prüfung zeichnen Kraftsensoren kontinuierlich auf, welche Kräfte tatsächlich auf den Schuh wirken, und stellen den Verlauf in Echtzeit als Kraft-Zeit-Kurve dar. Das Ergebnis ist verblüffend nah an der echten Gangkurve: In der Software erscheinen deutlich zwei Kraftspitzen, getrennt durch ein kurzes Tal – der mechanische Fingerabdruck eines menschlichen Schrittes.

Dabei bildet die Anlage nicht nur den entspannten Spaziergang ab: Belastungshöhe und -verlauf lassen sich gezielt anpassen, sodass sich auch zügigeres Gehen oder Laufen mit den entsprechend höheren Kraftspitzen nachstellen lässt. Und weil ein Schuh im echten Leben nicht nur einen, sondern Millionen von Schritten übersteht, ist der Schrittsimulator für den robusten Dauerbetrieb ausgelegt: Er führt Prüfungen über sehr viele Belastungszyklen hinweg zuverlässig und mit gleichbleibender Genauigkeit durch.

Der Vergleich beider Kurven macht sichtbar, was den Schrittsimulator besonders macht: Er begnügt sich nicht mit einer einzelnen, statischen Druckbelastung, sondern reproduziert exakt jenen Verlauf – erster Kraftanstieg, kurze Entlastung, zweiter Kraftanstieg –, den auch ein menschlicher Fuß beim Gehen erzeugt. Genau diese Übereinstimmung im zeitlichen Verlauf, nicht nur in der Höhe der Belastung, unterscheidet unsere Prüfmethode von klassischen eindimensionalen Druck- oder Biegetests.

Warum realitätsnahe Prüfung den Unterschied macht

Ob Arbeits-, Sport- oder Alltagsschuh: Am Ende zählt für Trägerinnen und Träger vor allem eines – dass der Schuh auch nach vielen tausend Schritten noch zuverlässig funktioniert. Klassische Laborprüfungen, die nur eine einzelne, gleichbleibende Kraft aufbringen, bilden diesen Alltag nur unvollständig ab. Weicht das Prüfergebnis zu weit von der realen Beanspruchung ab, zeigen sich Schwachstellen mitunter erst beim Endkunden – mit spürbaren Folgen für die Reklamationsquote, den Nachbesserungsaufwand und nicht zuletzt das Vertrauen in eine Marke.

Ein Prüfverfahren, das den tatsächlichen Belastungsverlauf eines Schrittes nachbildet, schließt genau diese Lücke. Schwachstellen im Material oder in der Konstruktion werden so bereits im Labor sichtbar, bevor ein Produkt in Serie geht oder ein Prüfsiegel vergeben wird. Für uns als Prüfinstitut ist das ein zentrales Anliegen: Ergebnisse zu liefern, die tatsächlich etwas über das Verhalten eines Schuhs im echten Gebrauch aussagen – nicht nur über sein Verhalten unter Laborbedingungen.

Wofür Hersteller den Schrittsimulator nutzen können

Für Schuh- und Zulieferbetriebe eröffnet diese Prüfmethode ganz praktische Möglichkeiten: Bei der Entwicklung neuer Sohlenmaterialien oder Konstruktionen lässt sich frühzeitig erkennen, wie sich ein Prototyp unter alltagsnaher Gehbelastung verhält – lange bevor teure Feldtests mit Testpersonen anstehen. In der laufenden Serienproduktion dient die Anlage der Qualitätssicherung, etwa um zu prüfen, ob unterschiedliche Fertigungschargen gleichbleibend belastbar sind. Und beim Vergleich verschiedener Schuhmodelle oder Materialvarianten liefert der Schrittsimulator objektive, reproduzierbare Kennwerte, die sich über lange Zeiträume und viele Prüfläufe hinweg miteinander vergleichen lassen.

Gerade weil die Anlage den vollständigen Belastungsablauf eines Schrittes abbildet und nicht nur einen einzelnen Prüfpunkt, ergänzt sie klassische Normprüfungen um eine zusätzliche, alltagsnahe Perspektive – ein Mehrwert, der sich in belastbareren Entwicklungs- und Qualitätsentscheidungen niederschlägt.

Auf einen Blick

• Zwei unabhängige Prüfkammern für linken und rechten Schuh
• Realitätsnahe Nachbildung des kompletten Gangzyklus statt nur einzelner Belastungspunkte
• Kraftmessung in Echtzeit und Kurvendarstellung in Echtzeit
• Reproduzierbare Langzeit- und Ermüdungsprüfungen über viele Zyklen hinweg
• Anpassbar an unterschiedliche Gangbilder und Belastungsintensitäten – vom gemächlichen Gehen bis zum Laufen
• Robust ausgelegt für zuverlässige Dauerprüfungen über Millionen von Belastungszyklen
• Umfassendes Sicherheitskonzept nach Maschinenrichtlinie

Mit dem Schrittsimulator gehen wir einen Schritt über klassische Einzelprüfungen wie Beuge- oder Abriebtests hinaus: Statt nur eine isolierte Materialeigenschaft zu betrachten, simulieren wir den kompletten Belastungsablauf eines Schrittes – reproduzierbar, dokumentiert und beliebig oft wiederholbar. So erhalten Hersteller belastbare Aussagen darüber, wie sich ihr Schuh unter realitätsnahen Gehbedingungen verhält.

Sie möchten mehr darüber erfahren, wie der Schrittsimulator Ihre Produktentwicklung oder Qualitätssicherung unterstützen kann? Unser Team berät Sie gerne persönlich zu den Einsatzmöglichkeiten und zum Ablauf einer Prüfung in unserem Institut.