Xetic basketball. Computational auxetic design with finite element analysis optimization

Nowadays performance sport products are becoming more complex each day and aspects such as customization, ergonomics, functionality and aesthetics are gaining more attention. In order to meet these requirements, design processes need to become more efficient to put on the market more competitive products in a short amount of time. Digital tools such as computational design and finite element analysis has the potential to allow upcoming footwear developments to be virtually designed and evaluated, removing the quantity of human tests and physical prototyping. This study aims to develop and validate a design framework for footwear development, with the use of digital tools and CAE techniques. This framework starts with the use of computational design combining parametric modeling, 3D modeling and multi-data point to create a large number of permutations that could generate multiple design solutions. Once that these solutions are narrowed down an optimization task with FEA is implemented. Xetic Basketball is the case study to be analyzed under this design framework, project that brings auxetic pattern performance into the basketball game and with the use of a novel dynamic finite element analysis a virtual design validation of a basketball shoe can be perform in the three most dynamic basketball movements running, landing and cutting.

Al giorno d’oggi i prodotti tecnici per lo sport stanno diventando sempre più complessi ed aspetti come la personalizzazione, l’ergonomia, la funzionalità e l’estetica stanno suscitando sempre più interesse. Per soddisfare questi requisiti, i processi di progettazione devono diventare sempre più efficienti per immettere sul mercato prodotti più competitivi ed in tempi più brevi. Strumenti digitali come la progettazione computazionale e l’analisi ad elementi finiti hanno il potenziale di permettere a futuri sviluppi di calzature di essere progettati e valutati virtualmente, rimuovendo la quantità di test sull’uomo e prototipazione fisica. Questo studio mira allo sviluppo ed alla validazione di un framework di progettazione per lo sviluppo di calzature, con l’uso di strumenti digitali e tecniche CAE. Questo framework inizia con l’uso della progettazione computazionale che combina la modellazione parametrica, la modellazione 3D e il punto multi-dati per creare un gran numero di iterazioni che generano molteplici soluzioni di progettazione. Una volta ristretto il campo di queste soluzioni, viene implementata un’attività di ottimizzazione con FEA. Xetic Basketball è il caso studio da analizzare nell’ambito di questo framework di progettazione che introduce le prestazioni del modello auxetico nel gioco del basket e con l’uso di una nuova analisi dinamica ad elementi finiti è possibile eseguire una validazione del design virtuale di una calzatura nei tre movimenti più dinamici del basket: l’esecuzione, l’atterraggio ed il taglio.