Im Rahmen des AiF-Forschungsprojekts 19335 BG «Spezifizierung und Modellbildung von Schaftmaterialien und -verbundkombinationen für die Schuhherstellung» haben das PFI und das  Forschungsinstitut für Leder und Kunststoffbahnen gGmbH (FILK) mittels der Bestimmung und Modellierung mechanischer Materialeigenschaften marktüblicher, qualitativ hochwertiger Einzelkomponenten, wie z. B. Leder, Kunstleder und Textilien und weiterverarbeiteter Verbundkombinationen deren Einsatzpotential für die Schuhschaftherstellung zu beurteilen und entsprechende Zielparameter zu spezifizieren.

Die stetig steigenden Qualitäts-, Komfort- und Individualitätsbedürfnisse von Konsumenten an Schuhe und der Anspruch der Schuhdesigner, -konstrukteure und -hersteller zur Effektivierung ihrer Prozesse, durch Minimierung der Entwicklungs- und Produktionszeitintervalle sowie Re-duktion der Ausfallrisiken, steht im Widerspruch zu den vergleichsweisen konservativen Vorgehensweisen bei der Materialauswahl. Diese beruht zumeist auf Basis von Erfahrungswerten. Informationen zu Einzelmaterialien und geeigneten Materialpaarungen sowie verarbeitungsrelevante Parameter stehen dem Designer und Konstrukteur bislang nur eingeschränkt zur Verfügung. Zudem stehen eigenschaftsspezifische Zielparameter und Qualitätsanforderungen ausschließlich für spezielle Anwendungen (u. a. persönliche Schutz- und Sicherheitsausrüstung, Militär), aber nicht für den konventionellen mehrheitlichen Gebrauch (hochwertige Arbeits-, Wander-, Sport- und Freizeitschuhe) zur Verfügung.

Weiterhin galt es zu untersuchen, inwieweit die mechanischen Eigenschaften der Einzelkomponenten infolge von Kombinationen, Konstruktionen und diversen Verarbeitungsschritten sich verändern, mit denen der Verbunde korrelieren und konkrete Auswirkungen auf die Qualität des Endproduktes „Schuh“ haben. Es sollten die für die jeweiligen Materialverbund- und Prozessstufen kritischen Material- und Verarbeitungsparameter herausgearbeitet werden. Auf Basis der gesammelten Daten und Erkenntnisse sollte eine Auswahl- und Gestaltungshilfe (AGH) für Schuhdesigner und -konstrukteure entwickelt werden, welche es ermöglicht, unter Beachtung abrufbarer anwendungsspezifischer Verbundeigenschaften von aufeinander abgestimmten Materialpaarungen und Designkonstruktionen, zeiteffektive, modische, komfortable und qualitativ hochwertige Schuhe entwerfen und produzieren zu können.

Im Rahmen des FuE-Vorhabens ist es gelungen, unterschiedlichste Einzelmaterialien auf Basis von Leder, Textilien und beschichteten Textilien und Materialpaarungen hinsichtlich anwendungs- und modellierungsrelevanter physikalischer Eigenschaften zu untersuchen und kategorisch im Hinblick auf ausgewählte Schuhtypen bzw. Produktklassen zu beurteilen. Anhand der Betrachtung verschiedener Prozess- und Entwicklungsstufen vom Ausgangsmaterial bis hin zum Mehrkomponentenverbund konnten Eigenschaftsveränderungen und -korrelationen erfasst und kritische Auswirkungen auf die Verarbeitung und Qualität des Schuhschafts der jeweiligen Produktklasse abgeleitet werden. Weiterführend ließen sich konkrete Probleme bei der Materialauswahl während des Entwicklungsprozesses mit Unterstützung der Mitglieder des projektbegleitenden Ausschusses identifizieren und bei den Untersuchungen der Einzelmaterialien und Verbunde gezielt aufgreifen. Basierend auf den Untersuchungsergebnissen und unter Berücksichtigung allgemeingültiger und herstellerspezifischer Qualitätskennwerte konnten für diverse Ober- und Innenmaterialien sowie Materialpaarungen der Produktklassen P1 – Arbeitsschuhe, P2 – Wanderschuhe und P3 – hochwertige Straßen-/ Sport- und Freizeitschuhe relevante Zielparameter, Prüfmethoden und Qualitätsanforderungen festgelegt und verifiziert werden. Diese bilden zusammen den Grundbaustein für die Auswahl- und Gestaltungshilfe für Schuhdesigner und Konstrukteure zur Qualifizierung von spezifischen Materialverbunden während der Entwicklungsphase des Zielprodukts.

In der AGH wurden alle relevanten Parameter aufgenommen und sind durch Filter in verschiedenster Form sortierbar. Auch können mehrere Filteranfragen miteinander verknüpft werden, um die Suche einzuschränken. Diese Datenbank legt den Grundstein für weitere Projekte, in denen noch eine Vielzahl von Kennwerten aufgenommen und die Tabelle beliebig erweitert werden kann. Wenn noch weitere Materialdaten und Kennwerte aufgenommen werden, können diese auch für die Simulation genutzt werden. Durch die Vielzahl von an Einzelmaterialien erfassten Daten und Kennwerten können entsprechende Modelle abgeleitet werden. Die KMUs können auf eine Datenbank mit einigen physikalischen und schuhspezifischen Kennwerten zurückgreifen und diese durch eigene Prüf- und Materialkennwerte ergänzen. Die Tabelle mit den Kennwerten wird interessierten KMUs vom Prüf- und Forschungsinstitut zur Verfügung gestellt.

Danksagung:

Das AiF-Vorhaben 19335 BG der Forschungsvereinigung Prüf- und Forschungsinstitut Pirmasens e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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