Считается, что правильно заданные величины обеспечат оптимальное распределение нагрузки на стопы, а значит, максимальное удобство и эффективность движения. Для получения совершенной модели человеку нужно будет лишь загрузить свои данные в компьютерную программу и сделать 3D-сканирование стопы.

Сейчас наибольший интерес к теме наблюдается в спорте высших достижений — сфере с колоссальной отдачей от инвестиций. Титаны индустрии — Nike, Adidas, Puma, Reebok — охотно вкладывают средства в кастомизированное производство обуви. На этом поле также работают многочисленные стартапы, созданные усилиями известных спортсменов и исследовательских команд вузов из разных уголков мира, от США до Австралии.

Сегодня уже можно купить кроссовки с напечатанными на принтере подошвами, в которых 20 тыс. стоек, выпущенные компанией Adidas и ее калифорнийским партнером Carbon. Новая модель предназначена исключительно для бега: пятка там пружинит и буквально толкает хозяина вперед, обеспечивая ему до 78% возврата затраченной энергии. Однако при ходьбе этот дополнительный отскок мешает и может даже вызвать боль в икрах (так что для ходьбы стоит напечатать себе другие кроссовки).

Похожую модель с подошвой из эластичных смол для кросса выпускает Puma вместе с Porsche Design. В этой же области работает компания Diadorа, детище итальянского бегуна на средние дистанции Миро Бурони: она печатает из углеродного волокна тонкую цельную подошву без ячеек с исходящими от нее ребрами жесткости, буквально охватывающими стопу.

Цена гибкости

Все технологии и материалы, которые сегодня используются для выпуска «печатных кроссовок», запатентованы, что закономерно отражается на стоимости готовых изделий.

«Высокая цена, от 300 до 800 долларов за пару, обусловлена особой фотополимерной технологией печати. Здесь в качестве сырья применяется жидкий полимер, который затвердевает под воздействием направленного лазера (технология SLA) или УФ-проектора (DLP). Это более дорогой и сложный метод, чем широко используемое послойное наплавление термопластиков (FDM). Прибавьте сюда еще то, что делают такие подошвы серьезные бренды, которые в принципе не могут себе позволить выпускать дешевую обувь, рассчитанную на потребителей с разными доходами. Но если спрос на такие кроссовки будет расти, в этот сегмент рынка придут и другие компании — тогда цена на продукцию пойдет вниз», — комментирует Рустам Гиндуллин, руководитель отдела стратегического развития компании «Маэстро», одного из лидеров 3D-принтинга в России.

На презентациях производители инновационной обуви уверяют, что приближаются к идеальному качеству изделий, добиваясь образцовой амортизации и наилучшего эффекта при разных типах движения. Но ученые к таким заявлениям относятся скептически, ведь ответы на многие вопросы биомеханики человеческого тела до сих пор не найдены.

«Врачи спорят, помогает мягкая подошва для бега или вредит. Выясняется, что надо учитывать множество параметров: рост и вес человека, техника бега (приземляется он на пятку или на середину стопы), по какому покрытию он движется и на какое расстояние. А главное, нужно учитывать анамнез травм спортсмена и периоды его реабилитации, то, как подошва действует во время набора усталости бегуна, — поясняет доцент кафедры спортивной медицины и медицинской реабилитации Института клинической медицины им. Н. В. Склифосовского Сеченовского университета Николай Полукаров. — Уже доказано, что нельзя одновременно увеличивать мягкость и толщину подошвы: это повышает напряжение мышечных тканей, в итоге растет риск травмы суставов. Современные исследования, изучающие движение в зависимости от модели подошвы обуви, подтвердили гипотезу, что бегуны имеют индивидуальную траекторию движения суставов. Осложнения, которые мы встречаем чаще всего, — травмы голеностопного сустава, тендинопатии ахиллова сухожилия».

Тише бежишь — дальше будешь

Самыми быстрыми в мире кроссовками считается представленная в 2018 году модель Vaporfly Alphas от Nike с подошвой без ячеек, сделанной традиционным способом. По заявлению производителя, она возвращает 85% энергии при отталкивании. Выглядит такая обувь необычно: у нее толстая, отлитая из эксклюзивной полимерной пены платформа, искривленный изгиб подошвы и суженная пятка. Главное ноу-хау модели — вставленная между слоями подошвы для дополнительной жесткости карбоновая пластина, которая направляет нагрузку при отталкивании на большой палец, чтобы минимизировать потери энергии. По словам инженеров Nike, эти кроссовки «ускоряют» бегуна на 4%, что и было доказано на коммерческих стартах в Вене в 2019 году: кениец Элиуд Кипчоге пробежал в них марафон менее чем за два часа — это за пределами человеческих возможностей. Однако насладиться победой американскому бренду не дали: Международная ассоциация легкоатлетических федераций рекорд Кипчоге не засчитала, а уникальные кроссовки объявила технологическим допингом, запретив их использование на соревнованиях.

Пойдет ли Nike по пути Adidas, начав печатать сетчатые подошвы, или придумает что-то новенькое, неизвестно. Сегодня компания использует аддитивные технологии для создания верхних частей новых моделей, которые печатаются под запросы конкретного спортсмена на запатентованном принтере, заправленном уникальной композицией полимеров.

После прокола Nike с «допинговой» подошвой эксперименты по улучшению спортивной обуви стали проводить в основном с верхней текстильной частью, и позиционируются они как направленные на повышение комфорта спортсменов, а не установление новых рекордов.

В частности, на Олимпиаде-2024 в Париже были представлены кроссовки от швейцарской компании On — с верхом из похожего на паутину переработанного пластика, который после застывания превращается в легкий и эластичный материал, плотно облегающий стопу. Создается такая ткань с помощью технологии напыления — примерно так же, как наносят краску на автомобиль. Верхняя часть модели весит не более 30 граммов, и это тоже своего рода вау-эффект для бегунов, которым будет явно легче двигаться.

Лечитесь кроссовками

Из большого спорта, в котором, как выяснилось, могут и «отменить» инновационную обувь, идея тонкой настройки кроссовок под пользователя проникла в сегменты, связанные с медицинскими приложениями. Стали выходить научные работы, в которых рассматривались подходы к улучшению специализированной и повседневной обуви за счет создания в подошве ячеек: они позволят снизить нагрузку на опорно-двигательный аппарат, уменьшив тем самым боль в ногах и усталость после длительной ходьбы у людей с высоким индексом массы тела.

Современные исследования, изучающие движение в зависимости от модели подошвы обуви, подтверждают концепцию, что люди имеют индивидуальную траекторию движения суставов. И в идеале каждому нужна своя обувь, изготовленная по его личным параметрам

«Такая обувь будет важна в реабилитации и восстановлении пациентов после травм и при сахарном диабете, это перспективное направление. Но работа предстоит непростая. Создать “правильную” 3D-стельку и вставить ее в обувь не получится, так как ячеистость не позволит напечатать ее тонкой. Поэтому ближайшая перспектива — индивидуальная стелька и подошва вместе, а это сделать гораздо сложнее», — считает Николай Полукаров.

В Сеченовском университете уже разработали стельку с датчиками для измерения и анализа биомеханики человека. Она позволяет оцифровать физическое состояние пациента после несложных двигательных тестов: определить разнонаправленную ударную нагрузку на опорно-двигательный аппарат и внутренние органы, выстроить полную картину локомоторных упражнений и отслеживать состояние в режиме реального времени. Пока с помощью инновационной стельки планируют оценивать уровень подготовки спортсменов, а в будущем — состояние пациентов из отделений эндопротезирования, травматологии, неврологии и эндокринологии.

Полученные знания об индивидуальных настройках двигательной активности пациентов могли бы лечь в основу технологии создания идеальной кастомизированной обуви с заданными свойствами. Но с материалами для печати ячеистых подошв за пределами большого спорта далеко не все гладко. По словам Рустама Гиндуллина, большинство термопластиков, которые сегодня широко используются в 3D-индустрии, не выдержат подошвенного давления, решетки из них будут ненадежными и быстро разрушатся. Здесь нужны эластичные смолы, а они пока есть только у гигантов спортивного бизнеса. Но по мере развития спроса в данном сегменте наверняка будут появляться и новые производители материалов.

Процесс уже набирает силу. На последней выставке аддитивных технологий в Шанхае TCT Asia 2024 целый стенд был посвящен моделям для повседневной носки, напечатанным на 3D-принтере по технологии DLP.

«Производители обуви тысячелетиями справлялись без всякой трехмерной печати, но когда речь заходит о чем-то уникальном, имеющем сложную форму или необычное свойство только в определенных местах, тут на помощь могут прийти аддитивные технологии со своей гибкостью подхода», — отмечает гендиректор компании «Импринта» Артем Соломников.

Впрочем, до момента, когда каждый человек будет печатать себе обувь на любой случай, еще очень далеко. Но в отдельных сегментах уже сейчас очевидны перспективы взрывного роста. Из года в год ученые получают все больше подтверждений тому, что обувь — это не просто защитный аксессуар для ног. Независимые исследования, проведенные в разное время в Японии, Южной Корее и Испании, показали, что физическое и психическое состояние пациентов с рядом заболеваний, а также здоровье пожилых людей напрямую коррелирует с качеством подошвы обуви, которую они носят.