Nach einer ersten Machbarkeitsstudie, welche unterschiedliche Technologien analysierte, wurde Ende 2010 die technische Variante entdeckt, um auf Basis eines neuartigen Polyurethan-Materials (PUR) eine Sohle zu entwickeln, die den Druck beim Gehen in Wärme umwandelt.

Infolgedessen wurden 2011 mehrere Entwicklungsteams von der Wafe Technology GmbH parallel mit der Ausarbeitung beauftragt. Grösste Kenntnisse waren Voraussetzung, um das Material soweit zu optimieren, dass es möglichst viel Energie (entstehend aus dem Druck beim Gehen) in Wärme umwandeln konnte. Ebenso wichtig war es zu erreichen, dass sich das Material im Rhythmus des normalen Gehens wieder so weit entspannt, dass beim nächsten Schritt erneut Wärme durch den Druck gewonnen werden kann.

Nach unzähligen Versuchen hat ein Entwicklungsteam überzeugende Resultate geliefert:

Im Spätherbst 2011 konnte ein prototypisches Sohlenmaterial entwickelt werden, das eine permanente Leistung von über 2 Watt erbrachte – das Wunschziel war erreicht! Im Winter 2011/2012 wurde ausgiebig und äusserst erfolgreich getestet.

Für die Tests der Materialproben wurde eine eigens dafür entwickelte Spezialmaschine verwendet, die wie folgt funktioniert:

Ein Pneumatikzylinder (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0d/Pneumatic_cylinder_%28animation%29.gif) ist mit zwei Magnetventilen (http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetventil) verbunden, welche den Ein- und Auslass der Druckluft in den Hubraum steuern.

Die Druckluft (zwischen 0 kg bis max. 100 kg eingestellt) schiebt den Zylinder gegen die Schaumstoffprobe, welche dadurch deformiert wird. Das Ganze wird über ein Programm zur Verarbeitung von Messdaten, eine sogenannte Labview Routine, gesteuert.

Ein Thermoelement wird in die Probe eingeführt, damit der Temperaturanstieg während der periodischen Druckerzeugung genau gemessen werden kann. Über Labview werden Weg, Kraft und Temperatur in Abhängigkeit der Zeit dargestellt.


Labview hält die von der Maschine errechneten Daten fest und überträgt diese direkt auf den Computer.

Das Kraft-Weg-Diagramm ermöglicht die Darstellung der jeweiligen Leistung der Materialprobe proportional zur Fläche. Je grösser also das hellgrüne Delta (Fläche) ist, desto optimaler die Leistung der Probe und damit die Energieerzeugung.

Zudem wurde gemessen, wie sich der Temperaturverlauf verhält. Die folgende Zeit-Temperatur-Darstellung zeigt den Prozess exemplarisch:

Innerhalb von nur ca. 10 Minuten konnte ein Temperaturanstieg von 8° C – und damit der maximale Effekt – erreicht werden. Die Wärmeproduktion setzt aber bereits am Anfang des Gehprozesses ein.

Dies galt nun für die Materialprobe im Maschinentest.

Was aber war zu erwarten bei Versuchen am realen Fuss, der grösser war als die Probefläche und zudem unterschiedliche Druckverteilungen beim Gehen aufwies?

Um die reellen Druckverhältnisse eines Fusses optimal nachzubilden, wurden die nachfolgend abgebildeten Bodenreaktionskräfte beim Gehen und Laufen ermittelt. Diese wurden in umfangreichen Messungen am Institut für Biomechanik der ETH Zürich ermittelt.


Im Gegensatz zu einer Materialprobe mit einem Durchmesser von ca. 4 cm, ist ein Fuss beim Gehen ganz anders konzipiert. Der Druck ist unterschiedlich verteilt. Der stärkste Druck fällt auf die Ferse und den Fussballen (siehe gelbe und rote Färbung). Eine solche Abbildung ist sehr individuell und würde bei jeder Person unterschiedlich aussehen, da Menschen ein unterschiedliches Körpergewicht haben und einen individuellen Gang aufweisen.

(Christine Bachmann, Hans Gerber, Alex Stacoff: Messsysteme, Messmethoden und Beispiele zur instrumentierten Ganganalyse, Zürich 2008,33)

Diese Darstellung zeigt die Bodenreaktionskräfte beim Gehen und Laufen im Verhältnis zum Körpergewicht auf, ebenso wie die unterschiedlich wirkenden Kräfte beim Laufen und Gehen auf.

 

Fazit

Die Berechnungen anhand der oben aufgeführten unterschiedlichen Tests, an der 5 mm dicken Materialprobe an der Spezialmaschine und am realen Fuss, haben ergeben, dass die chili-feet je nach Gewicht (mindestens aber 48 kg), je nach Beschaffenheit des Fusses und der Art des Ganges pro Sohle zwischen 2 und 2.5 Watt Energie erzeugen. Messungen im Labor zeigen ferner, dass damit ein ungefährer Temperaturanstieg von bis zu 8° C erzielt werden kann.

Zum Onlineshop

Sunday the 24th - Copyright 2016 Home. Wafe Technology GmbH .