#Working3D: Sechs Fragen an einen Schuhtechniker
Wir haben in zahlreichen Projekten gesehen, wie der 3D-Druck für die Herstellung von Schuhen eingesetzt wird. Das gilt vor allem für den Konsumgüterbereich, wo wir besonders modische Beispiele sehen, aber auch für Sportschuhe, die den Athleten mehr Leistung ermöglichen. 3D-Druck ist aber auch für die orthopädische Schuhindustrie relevant, die sich auf die Herstellung von Schuhen fokussieren, die zur Gesundheit ihrer Träger beitragen. Daniel Petcu konzentriert sich bei seiner Arbeit als Schuhtechniker auf Letzteres. Er hat bereits an zahlreichen Projekten mitgewirkt und den ersten vollständigen 3D-gedruckten orthopädischen Schuh entworfen, den er in einer Fallstudie auf der OTWorld 2024 in Leipzig vorstellte, wo er auch ein für ihn hergestelltes Paar 3D-gedruckter Schuhe trug. Wir haben ihm ein paar Fragen gestellt, um mehr über die Arbeit eines Schuhtechnikers, der 3D-Druck nutzt, und über seine täglichen Herausforderungen zu erfahren.
3DN: Könnten Sie sich kurz vorstellen?
Petcu (rechts) trifft Philippe Holthuizen, den Gründer von Fused Footwear, bei der Veranstaltung von Footwearology in Barcelona.
Ich bin Schuhtechniker und habe mit einer Arbeit über Einlagen für diabetische Füße promoviert. Mein Interesse gilt dem Bereich der medizinischen Schuhe (einschließlich Schuheinlagen), der nicht in den Tätigkeitsbereich von Schuhtechnikern fällt, sodass es ein umfangreicher Selbstlernprozess war, um Kenntnisse im Bereich der Fußorthopädie zu erwerben. Ich habe das neue Konzept des Pedorthic Information Modeling entwickelt, das als Umgebung für die digitale Darstellung der ästhetischen, physischen und funktionellen Merkmale des Informationsmodells von medizinischem Schuhwerk definiert ist.
Das Konzept wurde durch einen visuellen Grasshopper-Programmiercode und den 3D-Druck von Fußorthesen und orthopädischem Schuhwerk in die Praxis umgesetzt. Das Pedorthic Information Modeling-Konzept und der Grasshopper-Code werden kontinuierlich weiterentwickelt und getestet, um in der Praxis weiter validiert zu werden. Sie wurden auf bedeutenden Veranstaltungen wie der OTWorld in Leipzig (2022, 2024), der IVO-OST in Köln (2022), der FootPRINT3D in Barcelona, Spanien (2023), dem International Rhino User Meeting in Breslau, Polen (2024) und der Pedorthic Association of Australia Conference (2024) vorgestellt.
3DN: Wie sind Sie zur additiven Fertigung gekommen?
Ich gehöre nicht zu den Ingenieuren, die ihr Auto gerne selbst reparieren oder die technischen Anlagen, die sie entworfen haben, selbst bauen! Ich bin das, was man als „Daumen-Ingenieur“ bezeichnen könnte, und mochte es nie, meine handwerklichen Fähigkeiten zu entwickeln. Aber bei maßgefertigten medizinischen Schuhen geht es vor allem um den traditionellen „handgemachten“ Arbeitsablauf, der ihnen ihre „Würze“ verleiht. Vor ein paar Jahren brachte mich dann ein inspirierendes Interview in MAEKAN mit Philippe Holthuizen von Fused Footwear dazu, meine Denkweise zu ändern und zu erkennen, dass es möglich ist, Schuhe vollständig in 3D zu drucken. Denn der 3D-Druck passt gut zu meinem Wunsch, in meiner Arbeit unabhängig zu sein und ein komplexes Produkt zum Leben zu erwecken, ohne dass ich meine handwerklichen Fähigkeiten mit der Zeit entwickeln muss.
Ich habe mich mit dem Mann in dem Interview identifiziert, und als mir klar wurde, dass ich meine Ideen in ein echtes Produkt umsetzen kann, ohne von anderen und meinen handwerklichen Fähigkeiten abhängig zu sein, sagte ich mir, wahrscheinlich beim Hören von Frank Sinatra: I do it my way, das ist mein Weg! Darüber hinaus ist es faszinierend, dass ich damit über die (Meta-)Materialien für einen bestimmten therapeutischen Zweck „nachdenken“ kann. Ich habe verschiedene Gitterstrukturen in meinem Programmiercode implementiert, aber als ich feststellte, dass ihre Prüfung/Herstellung für mich nicht zugänglich ist, beschloss ich, mich auf den kostengünstigeren FDM-Druck zu konzentrieren. Ich habe einen Grasshopper-Code für die Nachbearbeitung von Gradient Stiffness G-Code entwickelt, der es mir ermöglichen wird, ihn nicht nur auf Einlegesohlen/Fußorthesen, sondern auch auf Zwischensohlen und sogar vollständig in 3D gedruckte Schuhe auszuweiten.
Grasshopper-Code für Gradient Stiffness G-Code-Nachbearbeitung
Die treibende Kraft hinter der Entscheidung, ausschließlich auf die additive Fertigung zu setzen, war jedoch ein spezieller Fall von medizinischem Schuhwerk, bei dem eine nette junge Dame, die aufgrund einer dauerhaften Erkrankung nicht aufrecht stehen oder ohne Schuhe gehen konnte, in einer sehr schwierigen Situation war. Sie war nicht in der Lage, jemanden zu finden, der auch nur versuchen würde, die Lösung zu replizieren, die ich vor acht Jahren an meinem früheren Arbeitsplatz mit traditionellen Design- und Fertigungsmethoden gefunden hatte.
Und jetzt kommt das Interessante: Ich bin mir sicher, dass sie in den Ländern, in denen die handwerkliche Arbeitsweise Tradition hat, von einer Lösung profitiert hätte. Das könnte das Problem der Länder sein, die ein sehr funktionierendes traditionelles handwerkliches Fertigungssystem etabliert haben: Wenn man es einmal hat, ist es schwer, es zu ändern oder zumindest zu verbessern, indem man über den Tellerrand hinausblickt. Außerdem sät das Bildungssystem, in dem parametrisches Denken und Design nicht gelehrt werden, nicht die Saat für Veränderung und Innovation.
Aus diesem Grund sind Bereiche wie Architektur, Ingenieurwesen und Bau sehr innovativ, denn sie nutzen parametrisches Denken und Design. Es gibt viele Architekten und Computer-/Produktdesigner, die sich mit vollständig 3D-gedruckten Schuhen beschäftigen, aber nicht mit medizinischen Schuhen. Und warum? Weil ihnen das medizinische Wissen fehlt (funktionelle Anatomie, Biomechanik, Pathomechanik usw.), das notwendig ist, um einen klinischen Fall zu beurteilen und das richtige medizinische Schuhwerk zu entwerfen.
Der Weg vom traditionellen orthopädischen Schuh zum ersten vollständig 3D-gedruckten Schuh.
Das war mein Vorteil: zu wissen, welches medizinische, technische und rechnerische Know-how für die Entwicklung und Herstellung eines medizinischen Schuhs erforderlich ist. Anhand dieses Falles begann ich mit der Entwicklung des Konzepts des Pedorthic Information Modeling. Anfänglich entwickelte ich es nach dem traditionellen Design-Workflow. Als ich mich jedoch entschloss, meinen eigenen 3D-Drucker zu kaufen (weil er viel erschwinglicher war als ein Druckdienstleister) und ich sah, dass ich Ideen zum Leben erwecken konnte, die sonst mit meinen manuellen Fähigkeiten unmöglich zu verwirklichen gewesen wären, strich ich alle Arbeiten, die mit dem traditionellen Arbeitsablauf zusammenhingen, und beschloss, ausschließlich auf den 3D-Druck zu setzen.
Im Jahr 2022 bat mich die Dame freundlich, zu versuchen, ihr Schuhproblem zu lösen, und die einzige Möglichkeit, es völlig unabhängig zu lösen, war der 3D-Druck. Ein starkes Argument für mich, nur mit dem 3D-Druck weiterzumachen und mir die Chance zu geben, der Erste zu sein, der die ersten vollständig 3D-gedruckten Schuhe entworfen und hergestellt hat, die der Patient/Kunde täglich trägt.
Aber die additive Fertigung hat auch das Potential, Ihnen dabei zu helfen, selbst oder in Zusammenarbeit mit anderen digitalen/computergestützten Designern neue Arten von Designs zu entwerfen. Genau das habe ich mit Oran Sheinman versucht zu tun. Außerdem eröffnet es die Möglichkeit, mit lokalen Künstlern in einem gemischten traditionell-digitalen Arbeitsablauf zusammenzuarbeiten, wie es bei Corina Coroi der Fall war, wo die Schuhsohle und die Einlagen in 3D gedruckt wurden, während das Obermaterial aus Leder traditionell hergestellt und mit einem 3D-gedruckten Dichtungssystem an der Sohle befestigt wurde.
Links: Petcus vollständig in 3D gedruckter Schuh; Rechts: Zusammenarbeit mit dem Computerdesigner Oran Sheinman.
3DN: Was ist Ihre derzeitige Aufgabe und wie sieht Ihr Alltag aus?
Ich würde sagen, dass ich zwei Rollen habe: Die eine, die mir den finanziellen Input gibt, ist die Durchführung von biomechanischen Fußbewertungen für eine Podologieklinik. Die zweite Rolle ist das „Ein-Mann-Orchester“ und besteht darin, das Pedorthic Information Modeling bis zu der Phase weiterzuentwickeln, in der ich in der Lage bin, die darauf basierenden Produkte (3D-gedruckte medizinische Geräte) in meiner Praxis zu verwenden und die Vorschriften einzuhalten. Das bedeutet, dass ich lerne, während ich teste und entwickle, da das Konzept (Pedorthic Information Modeling) und die Werkzeuge (Grasshopper-Code) sich gegenseitig befruchten und weiterentwickeln.
3DN: Welche Qualifikationen und Erfahrungen sind für die Arbeit als Industrial Designer erforderlich?
Ich habe vor 30 Jahren meinen Abschluss gemacht, als das einzige Fach, das mit Computern zu tun hatte, die Grundlagen der Programmierung waren. Das hat natürlich nichts mit Schuhdesign zu tun! Ich hatte jedoch das Glück, einen Mentor zu haben, der viele unbezahlte Stunden damit verbrachte, mir beizubringen, wie man ein Programmierproblem löst, indem man in erster Linie seinen Algorithmus entwirft. Ich denke immer noch genauso, aber jetzt mit dem Vorteil der visuellen Programmiersprache Grasshopper.
Soweit ich gesehen habe, lehren die Schulen für Schuhtechniker ihre Studenten nicht, wie man parametrisch denkt und entwirft, sondern eher, wie man bestehende teure, proprietäre Softwarelösungen für das Schuhdesign verwendet, die bereits auf dem Markt etabliert sind, was sie zu Schulen für „Anwender“ und nicht für „Denker“ macht, wie es eine Schule auf Universitätsebene sein sollte. Wenn Sie sich die Schuhtechniker, die auch drucken, ansehen, werden Sie deshalb hauptsächlich Architekten oder Computerdesigner sehen! Denn sie lernen, zu denken und Codes zu erstellen, um ihre Probleme zu lösen, und nicht nur bestehende proprietäre Softwarelösungen zu verwenden.
Der 3D-Druck von Schuhen steht noch ganz am Anfang, daher können wir noch nicht über allzu viel Erfahrung auf diesem Gebiet sprechen. Aber was das Wissen angeht, besteht ein Bedarf an rechnerischem/algorithmischem/parametrischem Denken und Design, visueller Programmierung und natürlich 3D-Drucktechnologie/Materialien/Metamaterialien. Wenn ein Interesse an medizinischen Schuhen besteht und die Schule kein wirklich spezifisches medizinisches Wissen vermittelt, ist ein umfangreiches Studium der Biomechanik, Pathomechanik, funktionellen Anatomie, Vorschriften für medizinische Geräte usw. erforderlich.
Petcus erste Übung mit dem 3D-Druck von Schuhen auf der Grundlage des Grasshopper-Codes.
3DN: Was sind die größten Herausforderungen?
Da das Projekt Pedorthic Information Modeling inzwischen ausreichend ausgereift ist, besteht die größte Herausforderung darin, die auf der Grundlage dieses Konzepts entwickelten Produkte in meine klinische Praxis zu bringen. Dann muss ich zeigen, dass vollständig 3D-gedruckte medizinische Schuhe für sehr schwierige Fälle wie Charcot-Marie-Tooth geeignet sind. Unter diesem Gesichtspunkt glaube ich, dass der 3D-Druck von Schuhoberteilen die größte technische Herausforderung in Bezug auf physikalisch-mechanische, hygienische und ästhetische Eigenschaften darstellt. Die Bereitschaft der Patienten, Therapieschuhe zu tragen, hängt davon ab, wie sie die Ästhetik der Schuhe und der verwendeten Materialien wahrnehmen, und es werden immer wieder Vergleiche mit den traditionellen Materialien angestellt, insbesondere mit Leder, das als sicher für die Füße gilt.
3DN: Welchen Rat würden Sie jemandem geben, der als Schuhtechniker arbeiten und die additive Fertigung nutzen möchte?
Entwickeln Sie vor allem parametrisches Denken, das zu parametrischem Design durch visuelle Programmierung führt. Rhinoceros-Grasshopper ist eine hervorragende Umgebung mit einer riesigen Gemeinschaft, in der Sie Antworten auf Ihre Fragen erhalten können. Konzentrieren Sie sich dann auf erschwingliche und zuverlässige 3D-Druckverfahren, um Ihre Ideen ohne großen finanziellen Druck zu testen. Wenn möglich, kaufen Sie Ihren eigenen Drucker.
Eine wichtige Informationsquelle ist es, kreativen Menschen zu folgen, die ihren eigenen Weg mit dem 3D-Druck gehen. Fragen Sie, wenn Sie in Schwierigkeiten sind, ohne zu befürchten, dass Ihre Fragen dumm sind und Sie sich deswegen schämen! Im Allgemeinen sind die Menschen gerne bereit, Fragen zu beantworten. Und wenn ein Problem scheinbar keine Antwort hat, gibt es viele Ressourcen, die bei der Lösung helfen.
Suchen Sie nach den wichtigsten Veranstaltungen zum Thema additive Fertigung und nehmen Sie daran teil, denn neben dem Treffen mit Menschen, denen Sie folgen, können Sie ähnliche 3D-gedruckte Produkte sehen und anfassen – und das ist ein Muss! Tragen Sie dort Ihre eigenen 3D-gedruckten Schuhe, auch wenn Sie denken, dass sie nicht besonders schick sind. Last but not least: Vertrauen Sie auf Ihre Sinne und haben Sie Geduld. 3D-Druck braucht Zeit, aber während der Drucker arbeitet, können Sie lernen, wie Sie Ihre Ideen entwickeln können!
HIER können Sie mehr über Daniel Petcu und seine Arbeit als Schuhtechniker herausfinden. Was halten Sie von den Tätigkeiten eines Industrial Designers für additive Fertigung? Lassen Sie uns zu diesem Thema gerne einen Kommentar da oder teilen Sie es uns auf Facebook, oder LinkedIN mit. Möchten Sie außerdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter!
*Bildnachweise: Daniel Petcu
