ويفر: حذاء علاجي مبتكر بتقنيات التصميم الحسابي والطباعة ثلاثية الأبعاد

حلول مخصصة لرعاية أقدام الأطفال تجمع بين الدعم والمرونة والاستدامة

استلهم فريق Pear and Mulberry تصميم حذاء "ويفر" من البنية الهندسية للنسيج المجوف والمرن، كما هو الحال في بعض الأقمشة والدروع الشبكية، والتي تتيح تباينًا في الصلابة والمرونة حسب الاتجاه. هذا التناقض بين الدعم والمرونة دفع الفريق إلى اعتماد نهج براميتري، حيث تم توظيف تقنيات المسح ثلاثي الأبعاد والتحسين الحسابي لتقديم حلول مخصصة لرعاية أقدام الأطفال.

يمثل "ويفر" نظامًا علاجيًا رائدًا للأحذية، يستند إلى التصميم الحسابي والطباعة ثلاثية الأبعاد لتوفير عناية فردية للأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 8 و14 عامًا. يختلف هذا الحذاء عن الأحذية التقليدية بدمجه بين النمذجة البرامترية، ورسم خرائط الضغط، وخصائص المواد متباينة الاتجاهات، مما يحقق توازنًا دقيقًا بين الدعم والراحة. الجزء العلوي من الحذاء مصنوع من مادة TPU القابلة لإعادة التدوير، بتقنية "الطباعة-النسيج"، ليحاكي بنية النسيج ويوفر مرونة واستقرارًا في الاتجاهات المطلوبة، مع الاستغناء عن الأربطة التقليدية وتعزيز ملاءمة الحذاء للقدم.

تتم عملية التصنيع عبر مسح القدم ثلاثي الأبعاد وتحليل توزيع الضغط، ثم توليد تصميم مخصص لكل طفل باستخدام نمذجة برامترية متقدمة. يُطبع الحذاء بالكامل من مادة واحدة (TPU قابلة لإعادة التدوير)، ما يقلل من تعقيد التصنيع والهدر. تم الاستعانة بإضافات برمجية متخصصة مثل Kangaroo وWeaverbird وMesh+ وLunchBox ضمن برنامج Grasshopper، إلى جانب تقنيات التحسين التجريبي، لضبط سمك العناصر، ونسبة المسامية، واتجاه البنية بما يتناسب مع احتياجات كل قدم.

تتميز بنية الحذاء بقدرتها على التكيف مع حركة المشي، حيث توفر النعل السفلي توزيعًا موضعيًا للضغط ومرونة متباينة الاتجاهات، ما يخفف الألم الناتج عن الضغط المستمر. كما تسهم بنية الشبكة السفلية في مراقبة نمط المشي بمرور الوقت، مما يساعد في تشخيص أمراض القدم مبكرًا. وقد أظهرت الدراسات أن بنية TPU المطبوعة توفر استقرارًا اتجاهيًا فعالًا، فيما تتيح مناطق التوسيد المخصصة تخفيف الألم بشكل فردي.

واجه المشروع تحديات تقنية وإبداعية، أبرزها تحقيق التوازن بين المرونة والدعم في تصميم مطبوع من مادة واحدة. وقد تم التغلب على هذه التحديات عبر تطوير جزء علوي مستوحى من النسيج، قادر على التكيف ديناميكيًا مع نمو أقدام الأطفال. كما تم التركيز على الكفاءة الحسابية واستخدام مواد مستدامة لضمان جدوى المشروع للأطفال في طور النمو. ويعد "ويفر" مثالًا على دمج علم الحركة الحيوية، والتخصيص المدعوم بالذكاء الاصطناعي، والتصنيع الإضافي في مجال الأحذية الطبية.

حصل "ويفر" على جائزة البرونز في فئة التصميم التوليدي، الحسابي، والبراميتري، والتصميم المدعوم بالذكاء الاصطناعي ضمن جوائز A' Design لعام 2025، تقديرًا لإسهاماته في تحسين جودة الحياة من خلال الابتكار في الفن، والعلوم، والتصميم، والتكنولوجيا. يعكس المشروع إمكانيات التصميم المدفوع بالبيانات في التطبيقات الطبية، ويؤكد على أهمية الاستدامة والتخصيص في مستقبل رعاية القدم.

يمثل "ويفر" خطوة متقدمة في مجال الأحذية العلاجية، معززًا مكانة التصميم الحسابي والطباعة ثلاثية الأبعاد كأدوات رئيسية في تطوير حلول صحية مخصصة ومستدامة للأطفال. يفتح هذا الابتكار آفاقًا جديدة أمام المصممين والباحثين لتبني نهج أكثر شمولية وذكاء في رعاية القدم، ويدعو إلى مواصلة الاستثمار في البحث والتطوير لتعزيز جودة الحياة.