"Pada akhirnya, kami membayangkan jika Anda mengirimi kami video Anda sedang berlari, kami dapat mencetak sepatu yang tepat untuk Anda secara 3D. Itu akan menjadi foto di bulan."
Model baru ini dilaporkan dalam sebuah penelitian yang diterbitkan bulan ini di Journal of Biomechanical Engineering. Studi ini ditulis oleh Fay dan Anette "Peko" Hosoi, profesor teknik mesin di MIT.
Model baru tim ini muncul dari pembicaraan dengan kolaborator di industri sepatu kets, di mana para desainer telah mulai mencetak sepatu 3D dalam skala komersial. Desain ini menggabungkan sol tengah yang dicetak 3D yang menyerupai perancah rumit, yang geometrinya dapat disesuaikan untuk memberikan pantulan atau kekakuan tertentu di lokasi tertentu di seluruh sol.
“Dengan pencetakan 3D, desainer dapat menyesuaikan segala hal tentang respons material secara lokal,” kata Hosoi. "Dan mereka mendatangi kami dan pada dasarnya berkata, 'Kami bisa melakukan semua hal ini. Apa yang harus kami lakukan?'"
“Bagian dari masalah desain adalah memprediksi apa yang akan dilakukan seorang pelari saat Anda mengenakan sepatu yang benar-benar baru,” tambah Fay. "Anda harus memadukan dinamika pelari dengan sifat-sifat sepatu."
Fay dan Hosoi pertama kali mewakili dinamika pelari menggunakan model sederhana. Mereka mendapat inspirasi dari Thomas McMahon, seorang pemimpin dalam studi biomekanik di Universitas Harvard, yang pada tahun 1970-an menggunakan model "pegas dan peredam" yang sangat sederhana untuk memodelkan mekanisme gaya berjalan penting seorang pelari.
Dengan menggunakan model gaya berjalan ini, ia memperkirakan seberapa cepat seseorang dapat berlari di berbagai jenis lintasan, mulai dari permukaan beton tradisional hingga material yang lebih kenyal. Model tersebut menunjukkan bahwa pelari harus berlari lebih cepat di lintasan yang lebih lembut dan lebih memantul yang mendukung gaya berjalan alami seorang pelari.
Meskipun hal ini mungkin tidak mengherankan saat ini, wawasan tersebut merupakan sebuah pencerahan pada saat itu, yang mendorong Harvard untuk memperbarui lintasan dalam ruangannya -- sebuah langkah yang dengan cepat mengumpulkan rekam jejak, karena para pelari menyadari bahwa mereka dapat berlari lebih cepat di permukaan yang lebih lembut dan kenyal.
“Pekerjaan McMahon menunjukkan bahwa, meskipun kita tidak memodelkan setiap anggota tubuh, otot, dan komponen tubuh manusia, kita masih mampu menciptakan wawasan yang bermakna dalam hal bagaimana kita merancang kinerja atletik,” kata Fay.
Mengikuti arahan McMahon, Fay dan Hosoi mengembangkan model dinamika pelari yang serupa dan disederhanakan. Model tersebut merepresentasikan seorang pelari sebagai pusat massa, dengan pinggul yang dapat berputar dan kaki yang dapat meregang. Bagian kakinya disambung dengan sepatu berbentuk kotak, dengan sifat kenyal dan peredam kejut yang dapat disetel, baik secara vertikal maupun horizontal.
Mereka beralasan harus bisa memasukkan ke dalam model dimensi dasar seseorang, seperti tinggi badan, berat badan, dan panjang kaki, serta sifat material sepatu, seperti kekakuan midsole depan dan belakang, serta menggunakan model tersebut. Untuk menyimulasikan kemungkinan gaya berjalan seseorang saat berlari dengan sepatu tersebut.
Namun mereka juga menyadari gaya berjalan seseorang dapat bergantung pada sifat yang kurang jelas, yang mereka sebut sebagai "biological cost function" -- suatu kualitas yang mungkin tidak disadari oleh seorang pelari, namun dapat diminimalkan setiap kali mereka berlari.
Tim beralasan bahwa jika mereka dapat mengidentifikasi biological cost function yang umum bagi sebagian besar pelari, maka mereka mungkin memprediksi tidak hanya gaya berjalan seseorang untuk sepatu tertentu. Tetapi juga sepatu mana yang menghasilkan gaya berjalan yang sesuai dengan performa lari terbaik.