- Sperimentazione di tecnologie per l automazione di alcune fasi di progettazione della calzatura e valutazione dei risultati.

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1 INTRODUZIONE FINALITÀ DEL PROGETTO Il progetto di ricerca, svolto dal gruppo di ricerca in automazione industriale del Dipartimento di Innovazione Meccanica e Gestionale dell Università degli Studi di Padova, commissionato e supervisionato dal Politecnico Calzaturiero è brevemente descritto nei seguenti punti: - Analisi ed approfondimento della conoscenza del piede da un punto di vista anatomico, fisiologico e biomeccanico cercando di comprendere l evoluzione della popolazione e dei requisiti funzionali della calzatura. - Studio dei sistemi di classificazione e di misura dei piedi e delle forme per calzature con lo scopo di definire un sistema di misura univoco dei piedi, della forma e degli altri elementi della struttura di una calzatura. - Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, industrializzare e prototipare modelli di calzature ed i suoi componenti con nuove metodologie progettuali. - Sviluppo di criteri e metodi di progettazione modulare che consentano di assemblare parti comuni di tipo standardizzato e parti che variano in funzione delle tendenze moda. - Sperimentazione di tecnologie per l automazione di alcune fasi di progettazione della calzatura e valutazione dei risultati. ELENCO DELLE AZIENDE COINVOLTE NEL PROGETTO Il progetto ha visto il coinvolgimento di gran parte della filiera del Metadistretto Calzaturiero Veneto, soprattutto medie e piccole imprese delle provincie di Padova oltre all interesse da parte delle associazioni del settore come l Associazione dei Calzaturifici della Riviera del Brenta, l Associazione 1

2 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Artigiani e Piccola Media Impresa Città della Riviera del Brenta, l Università degli Studi di Padova, nel particolare il gruppo di Robotica con sede nel Dipartimento di Innovazione Meccanica e Gestionale che ha svolto il progetto. Inoltre hanno partecipato al progetto anche istituti tecnologici della scarpa fornitrici di strumenti CAD specifici a livello europeo come INESCOP. Questa indagine sulle possibilità di intervento nel processo di progettazione, prototipazione e realizzazione della calzatura è nata dalla necessità delle piccole e medie imprese per contrastare i sempre più crescenti costi di produzione e superare una situazione congiunturale fortemente negativa (dati ANCI, Associazione Nazionale Calzaturieri, Primo Semestre 2012), caratterizzata da forti cali nelle esportazioni insieme ad un mercato estero che lentamente assimila processi e tecnologie, mettendo a rischio la sopravvivenza delle imprese stesse. Le aziende che si sono prestate e hanno permesso questo studio sono: Calzaturificio Rossi Moda S.p.a. Via Venezia, 22 Vigonza (PD) Iris S.p.a. Via Pampagnina, 42 Fiesso D Artico (VE) B.Z. Moda S.r.l. Via Bassa, 3 Strà (VE) Tacchificio del Brenta S.r.l. Via Julia, 1 Perarolo di Vigonza (PD) Formificio STF S.r.l Via Chiesa, 74 Strà (VE) Tecno STRA S.r.l. (Formificio) Via Julia, 23 Vigonza (PD) 2

3 Introduzione Fari forme Viale del Lavoro, 6 Vigonza (PD) Brenta suole S.r.l. Via Julia, 23 Perarolo di Vigonza (PD) Ballin S.r.l. Via Riviera del Brenta, 4 Flesso d Artico (VE) 3

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5 Capitolo I ELEMENTI DI PODOLOGIA, EVOLUZIONE DELLA POPOLAZIONE E REQUISITI FUNZIONALI DELLA CALZATURA I.1. ELEMENTI DI PODOLOGIA La podologia o medicina podologica è una branca della scienza medica che studia la fisiologia, le patologie e i trattamenti medici del piede. Tale disciplina è inserita nella classe delle lauree della riabilitazione e il podologo è quindi un professionista laureato che si occupa della cura, della prevenzione e della riabilitazione degli stati algici del piede. Egli svolge la sua professione con metodiche incruente di tipo massofisioterapico. Nelle sue competenze rientrano la riabilitazione del passo con tecniche riabilitative attive e passive e con l utilizzo di presidi ortesici plantari di derivazione ortopedica o posturologica, le asportazioni di tessuti cheratinici ipertrofici, la cura delle patologie ungueali e, su prescrizione medica, può svolgere la medicazione delle ulcerazioni. Alcune delle informazioni che seguono, relative alla podologia, sono state tratte da M. Corazzol, A. Forestiero, A. N. Natali, Configurazione morfometrica del piede in relazione a condizioni patologiche, tesi di laurea triennale in Ingegneria Biomedica A.A. 2009/2010. Il piede è la struttura anatomica situata all estremità distale della gamba alla quale è collegato dalla caviglia. Nel piede si possono distinguere il tallone, che costituisce l estremità posteriore, il metatarso, che costituisce la porzione centrale e infine le cinque dita, come nella mano, con la quale il piede ha comuni origini embrionali. Tuttavia le dita del piede, a differenza di quelle della mano, hanno perso l abilità prensile a causa dei loro diversi rapporti con il metatarso. Nella posizione ortostatica il piede permette di distinguere una superficie inferiore detta pianta o superficie plantare del piede 5

6 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale ed una superficie superiore detta dorso del piede. La struttura del piede, che comprende 26 ossa, 33 articolazioni e 20 muscoli, è alla base del sistema antigravitario (sistema posturale o di equilibrio) che ha consentito all'uomo di assumere la postura eretta e di spostarsi nello spazio. È il punto fisso al suolo su cui grava l'intero peso del corpo e nel suo ruolo di base antigravitaria, in un primo tempo, prende contatto con la superficie di appoggio adattandosi ad essa rilasciandosi, successivamente si irrigidisce, divenendo una leva per respingere la superficie stessa. Il piede deve quindi alternare la condizione di rilasciamento con la condizione di irrigidimento. L'attitudine all'irrigidimento è infatti una caratteristica peculiare umana acquisita grazie alle esigenze sorte nella deambulazione bipodale. Inoltre nel corso dell'evoluzione, che dura da 350 milioni di anni, si può osservare un continuo scambio tra informazione ambientale e genetica che, con il susseguirsi delle generazioni, ha consentito il potenziamento e la genesi delle caratteristiche antigravitarie. Il fattore culturale ha però interferito su tale sviluppo alterando l'informazione ambientale e creando, per esempio, terreni e scarpe inadeguati, seguendo come spesso accade i dettami della moda, e causando così un inevitabile ritardo evolutivo. Il piede, nel corso della storia, si è evoluto da una forma prensile alla forma stabilizzatrice (antigravitaria), conservando però la complessità della propria muscolatura, e diventando così il meccanismo più sviluppato in risposta all'ambiente e agli stimoli esterni. É sia recettore che effettore, infatti riceve ed esegue i comandi (risposta motoria) tramite i muscoli e nel contempo interagisce con il resto del corpo, fornendo costantemente informazioni provenienti dagli esterocettori cutanei, presenti sulla pianta del piede, e dai propriocettori dei muscoli dei tendini e delle articolazioni. Le informazioni plantari sono le uniche a derivare da un recettore sensoriale fisso a diretto contatto col suolo. Il riflesso plantare (flessione delle dita al graffiamento della pianta), legato alle stimolazioni cutanee della pianta del piede, è in grado di attivare e modulare riflessi molto complessi con funzioni posturali di notevole importanza. Pertanto il piede è considerato il principale organo di senso e di moto antigravitario del corpo umano. Il piede è l'elemento adattativo che tampona gli squilibri alti, in 6

7 Cap. I Elementi di podologia, evoluzione della popolazione e requisiti funzionali della calzatura genere discendenti dall'apparato stomatognatico (denti e articolazione temporomandibolare) e/o dagli occhi e/o dal vestibolo. Proprio per questo motivo, nelle popolazioni dei paesi sviluppati che vivono su un terreno poco fisiologico, quale è il terreno piano, il piede è normalmente l'origine dello squilibrio posturale. Il corpo umano è infatti un sistema di equilibrio instabile; sono fattori di instabilità l'altezza del centro di gravità (idealmente anteriore alla terza vertebra lombare) rispetto a una base ristretta e la struttura composta da una successione di segmenti articolati. Solo un vigile controllo (sistema tonico posturale) riesce, in tale condizione, a ricercare l'equilibrio dinamico stabile nella stazione eretta e l'equilibrio dinamico instabile durante la locomozione (che consente la trasformazione dell'energia potenziale in energia cinetica). Ciò avviene soprattutto grazie a un servizio informativo (barocettori cutanei e propriocettori) talmente preciso e tempestivo da consentire risposte validissime, con interventi energeticamente economici (non rilevabili elettromiograficamente da parte di muscoli con prevalenza di fibre rosse). Si tratta della manifestazione informativa più importante, in quanto fornisce all'uomo il privilegio di adattarsi alle più svariate condizioni ambientali. Il piede è interposto tra forze ambientali esterne e forze muscolari interne, che in esso si incontrano, si contrastano e infine si fondono per l'affermazione della condizione di equilibrio. É quindi una struttura "spaziale" atta ad assorbire e smistare le forze relativamente agli infiniti piani dello spazio. In biomeccanica, nessuna forza interna a un corpo, ossia che si esaurisce nell'ambito del corpo (rappresentata dai muscoli nel caso dell'uomo), è in grado di spostarlo nello spazio. Affinché il corpo si muova è necessaria una forza esterna. Le forze esterne ambientali per eccellenza sono: la gravità, la reazione al suolo e l'attrito. L'uomo moderno ha nei piedi i più efficaci strumenti per prelevare dalla gravità le energie necessarie per la locomozione. Non vi è dubbio che quella "gravitazionale" è l'attività sensomotrice di gran lunga più importante e il movimento che la esprime può essere concepito come il fattore determinante al fine della vita dell'uomo, quale essere più esposto alle aggressioni ambientali. Per studiare l anatomia del piede si prendono in considerazione le sue parti 7

8 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale costitutive quali le componenti ossee, quelle muscolari e tendinee, i legamenti, il tessuto connettivale, i nervi, i vasi sanguigni e particolari caratteristiche dell apparato tegumentario. I.1.1. SCHELETRO DEL PIEDE Dal punto di vista della struttura ossea il piede è suddivisibile topograficamente secondo un criterio funzionale in: avampiede: formato dai 5 raggi metatarsali e dalle 14 falangi delle cinque dita; mesopiede: formato dai 3 cuneiformi, dal cuboide e dallo scafoide tarsale; retropiede: formato da astragalo e calcagno; L avampiede e il mesopiede formano la parte che funge da adattatore e reattore mentre il retropiede svolge il controllo biomeccanico della gravità. Figura I.1 Scheletro del piede. 8

9 Cap. I Elementi di podologia, evoluzione della popolazione e requisiti funzionali della calzatura Retropiede e avampiede si dispongono in piani che si intersecano in modo variabile. Nella condizione ideale, il retropiede è disposto verticalmente e l'avampiede orizzontalmente (su una superficie di appoggio orizzontale). A piede sotto carico la torsione tra retropiede e avampiede si attenua nel rilassamento (il piede diviene una piattaforma modellabile) e si accentua nell'irrigidimento (il piede diviene una leva). La disposizione ad arco è in realtà apparente essendo espressione del grado di avvolgimento dell'elica podalica. Il piede quindi non ha il significato di un arco o volta reale ma apparente, che si alza durante l'avvolgimento e si abbassa durante lo svolgimento dell'elica. L'avvolgimento dell'elica, con la conseguente accentuazione dell'apparente disposizione ad arco, corrisponde al suo irrigidimento. Lo svolgimento dell'elica, con conseguente attenuazione dell'arco apparente, è il rilasciamento. La torsione (avvolgimento) dell'elica podalica è connessa alla rotazione esterna (extrarotazione) dei segmenti sovrapodalici (gamba e femore). L'astragalo ruotando all'esterno solidalmente con le ossa della gamba, sale sul calcagno chiudendo in tal modo l'articolazione medio-tarsica; il retropiede si verticalizza. L'avampiede aderendo tenacemente al suolo reagisce alle forze torcenti applicate sul retropiede; il piede è quindi irrigidito. Occorre tener presente che in biomeccanica sono presenti numerosi meccanismi elicoidali in quanto, fungendo come piani inclinati, consentono di agire con sforzi minimi su rilevanti resistenze. Il piede può inoltre essere suddiviso in ulteriori tre regioni, ovvero il tarso, il metatarso e le falangi: Il tarso, che presenta alcune analogie con il carpo della mano, è costituito da sette ossa (calcagno, astragalo, scafoide (o navicolare), cuboide e le tre ossa cuneiformi) che occupano tutte la metà prossimale del piede, di cui la più voluminosa di tutte è il calcagno. Nel tarso si distinguono due file, la prima, prossimale, è formata dal talo e dal calcagno, la seconda, più distale e interposta tra questa e il metatarso, è formata, procedendo trasversalmente da mediale a 9

10 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale laterale, dal primo, secondo e terzo osso cuneiforme e dall'osso cuboide. Frapposto alle due file vi è l'osso navicolare. La disposizione delle ossa nelle due file forma un'arcata convessa dorsalmente. Tutte le ossa del tarso presentano un asse maggiore antero-posteriore, con l'eccezione del navicolare che lo possiede latero-laterale. L'astragalo è collegato alle due ossa lunghe con le quali costituisce l'articolazione della caviglia che permette al piede di muoversi su e giù. Il metatarso, posto nella metà distale del piede, è costituito da 5 ossa dalla morfologia simile che collegano il tarso alle falangi. Sono tutte ossa lunghe e dunque possiedono un'epifisi prossimale ed una distale, collegate da una diafisi. Le diafisi delle ossa metatarsali sono convesse sulla superficie dorsale e concave su quella plantare, contribuendo alla formazione dell'arcata plantare del piede. Articolate, sono tutte leggermente inclinate medialmente. I metatarsi costituiscono un ponte tra la parte centrale del piede e le dita e si allargano quando si carica il peso sul piede. C'è una parte arrotondata su ciascun osso, chiamata testa metatarsale, che forma il cuscinetto del piede e sostiene il peso del corpo. Le falangi sono le ossa delle dita dei piedi. Le falangi del piede sono costituite da 14 piccole ossa, tre in ciascun dito, dette prossimale, intermedia e distale, fatta eccezione per l'alluce che ne possiede due, prossimale e distale. Talvolta il quinto dito possiede solo due falangi. Rispetto alla mano le falangi del piede sono più corte, schiacciate in senso latero-laterale, convesse dorsalmente e concave plantarmente. Caratteristica delle falangi intermedie del piede è quella di avere un'epifisi distale costituita da una troclea, che si articola con l'epifisi prossimale delle falangi distali. Le ossa del piede sono tenute in posizione, mosse e sostenute da una rete di muscoli, tendini e legamenti. 10

11 Cap. I Elementi di podologia, evoluzione della popolazione e requisiti funzionali della calzatura I.1.2. COMPONENTI MUSCOLARI E TENDINEE La prima distinzione fondamentale da fare all interno dell insieme dei muscoli dell arto inferiore è tra muscoli intrinseci, ovvero localizzati nel piede e che esercitano la loro azione su strutture del piede stesso, e muscoli estrinseci localizzati a livello di tibia perone (o fibula) e in grado di esercitare azioni direttamente a livello del piede, per inserzione diretta o riflessione. Gli stessi muscoli estrinseci esercitano la propria azione in parte sull articolazione della caviglia ed in parte sulle strutture scheletriche interne. Questi muscoli, in particolare quegli intrinseci, sono a prevalenza di fibre rosse, ovvero ad azione lenta ma energeticamente economica e, mantenendo un certo tono muscolare pressoché ininterrotto in fase di stazione eretta, sono caratterizzati dall attitudine all'irrigidimento ovvero alla coesione intersegmentale, capacità che, parallelamente all azione delle strutture legamentose, permette di conferire grande stabilità alla connessione podalica. Per questo motivo, l intervento muscolare globale nella realizzazione della coesione interossea è decisamente meno rilevante rispetto alla funzione di controllo e regolazione antigravitaria. Un altra caratteristica fondamentale della podo-meccanica muscolare è che il piede è caratterizzato da un gran numero di muscoli che coinvolgono due o più articolazioni, in grado di offrire particolari vantaggi ai fini dell economia energetica, in quanto permettono di sviluppare grandi tensioni con modici accorciamenti. Questi muscoli poliarticolari agiscono infatti stabilizzando l articolazione prossimale e favorendo in questo modo il movimento dei segmenti ossei distali. Indagini elettromiografiche hanno evidenziato l effettiva efficienza energetica di questi muscoli in fase antigravitaria, sviluppando potenziali decisamente inferiori rispetto a quelli propri della contrazione tetanica. In stazione eretta il corpo umano è un sistema in equilibrio dinamico instabile, a causa dell altezza del centro di gravità, del poligono d appoggio di dimensioni ristrette e dalla struttura costituita dalla successione di elementi articolati distinti. Tale equilibrio si realizza attraverso un sistema informativo preciso e tempestivo garantito dalla capacità propriocettiva dei muscoli podali stessi, che permettono un 11

12 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale movimento su base stazionaria, neutralizzando i momenti rotatori, indotti dalla migrazione ventrale della linea gravitaria del corpo, e i movimenti oscillatori sul piano frontale. In dettaglio i muscoli del piede si distinguono in: Muscoli dorsali del piede, tra cui: o Muscolo estensore breve delle dita del piede (o pedidio). Muscoli plantari del piede, tra cui: o Muscoli plantari mediali, tra cui: Muscolo abduttore dell alluce. Muscolo flessore breve dell alluce. Muscolo adduttore dell alluce. o Muscoli plantari laterali, tra cui: Muscolo abduttore del 5 dito del piede. Muscolo flessore breve del 5 dito del piede. Muscolo opponente del 5 dito del piede. o Muscoli plantari intermedi, tra cui: Muscolo flessore breve delle dita del piede. Muscolo quadrato della pianta del piede. Muscoli lombricali (sono quattro). Muscoli interossei (sono sette). Un ruolo fondamentale per garantire la massima funzionalità dei muscoli è svolto da delle particolari strutture connesse ai tendini, ovvero le guaine mucose, le quali permettono al tendine stesso di scorrere riducendo notevolmente gli attriti con altre componenti muscolari o ossee. Queste strutture connettivali sono presenti soprattutto a livello della caviglia, dove è necessario ruotare le linee di azione dei carichi applicati dalle strutture 12

13 Cap. I Elementi di podologia, evoluzione della popolazione e requisiti funzionali della calzatura muscolari attorno a pulegge ossee o attraverso i retinacoli dei muscoli stessi. Figura I.2 Componenti muscolari e tendinee. I.1.3. COMPONENTI LEGAMENTOSE Le strutture legamentose all interno del piede svolgono essenzialmente la funzione di stabilizzazione delle articolazioni e permettono il mantenimento strutturale della forma della volta plantare. Le articolazioni del piede sono complesse e numerose. Tra queste si distinguono principalmente un articolazione superiore, l articolazione talocrurale o tibio-tarsica, ed un articolazione inferiore rappresentata dalle articolazioni subtalare e talocalcaneonavicolare. Di grande importanza sono anche l articolazione cuneonavicolare, calcaneocuboidea, cuneocuboidea e le articolazioni intercuneiformi. L articolazione superiore permette movimenti di dorsiflessione e di flessione plantare, ed è soggetta a grandissime 13

14 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale sollecitazioni. Per questo motivo la capsula articolare è rinforzata lateralmente da robusti e resistenti legamenti che insieme ai malleoli sono in grado di stabilizzare la caviglia sotto l azione di carichi che impongono rotazioni laterali. Il principale legamento che svolge questa funzione è il legamento collaterale mediale detto anche legamento deltoide mediale, che è costituito da una parte tibiocalcaneare e da una parte tibiotalare. Altri legamenti di fondamentale importanza sono: il legamento talofibulare anteriore, il talofibulare posteriore ed il legamento calcaneofibulare, i quali vengono a formare congiuntamente il legamento collaterale laterale. L articolazione inferiore invece, essendo un articolazione trocoidea, permette un movimento di rotazione realizzato attraverso la pronazione e la supinazione. I legamenti più importanti che la costituiscono sono: il legamento biforcato, che mantiene coesi calcagno, cuboide e navicolare, ed il legamento talocalcaneare interosseo che separa la porzione posteriore di questa articolazione da quella anteriore. Un ruolo fondamentale è svolto dall aponeurosi plantare, originariamente tendine del muscolo plantare che, a seguito dell evoluzione e con la trasformazione del piede da organo prensile a organo di sostegno, si è atrofizzato e ora si inserisce tra il calcagno e nella zona di pelle prossimale alle ossa metatarsali. Recenti studi hanno rilevato che a livello del calcagno l'aponeurosi presenta una continuità con il Tendine d'achille, fatto di fondamentale importanza in quanto permette un movimento congiunto di flessione plantare della caviglia e delle stesse dita del piede. Il principale ruolo che svolge è quello di mantenere la curvatura tipica della volta plantare sia longitudinale che trasversale, ma è fondamentale anche come sistema di protezione dei vasi e dei fasci nervosi. Un altro legamento importante è il plantare lungo situato sopra l'aponeurosi plantare e ha il compito di tenere unita la fila laterale delle ossa tarsali; è uno strato fibroso lungo che parte dal calcagno in direzione distale e termina nel cuboide prima e nelle ossa metatarsali dopo. Di fondamentale importanza per la funzionalità complessiva del piede sono delle particolari strutture non direttamente riconducibili a componenti di natura legamentosa: i retinacoli. Si tratta essenzialmente di rinforzi e fascicoli di origine connettivale che permettono di ruotare la 14

15 Cap. I Elementi di podologia, evoluzione della popolazione e requisiti funzionali della calzatura direzione di applicazione delle azioni muscolari. I più importanti sono i retinacoli dei muscoli estensori e dei muscoli flessori, si tratta di membrane molto sottili disposte a livello sottocutaneo e ancorate a strutture ossee, che si comportano essenzialmente come pulegge. Figura I.3 Componenti legamentose. I.1.4. COMPONENTI DI TESSUTO CONNETTIVALE Nella regione dorsale del piede il tessuto sottocutaneo e rappresentato da uno strato di tessuto connettivo lasso a struttura lamellare, debolmente unito alla cute. Nelle donne e nei bambini può contenere più o meno adipe, mentre nell uomo è veramente scarso. Inoltre il tessuto sottocutaneo prende i caratteri di quello plantare quando si avvicina ai margini del piede. Medialmente vi e un passaggio graduale, contrariamente nella parte laterale il passaggio risulta repentino. La regione plantare o pianta del piede comprende l insieme delle parti molli che si dispongono nella faccia inferiore del piede. La regione plantare ha la forma di un quadrilatero allungato nel senso distale 15

16 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale prossimale, allargandosi man mano che si avvicina alle dita. Questa superficie non è tutta piana, ma sul suo margine mediale presenta una depressione, in corrispondenza alla quale il piede non riposa sul suolo. Questa depressione, chiamata volta plantare, e dovuta alla disposizione architettonica del piede. In questo tessuto connettivo si trovano tre borse sinoviali costanti che hanno sede in corrispondenza ai punti di appoggio. Sono la borsa sotto la tuberosità distale del calcagno, la borsa sotto il primo metatarso e quella sotto il quinto metatarso. Questo tessuto svolge l importante funzione di proteggere le strutture interne del piede e di attenuare l ampiezza dell onda d urto che si genera nel ciclo del cammino. La cute è liscia e fine nei punti che corrispondono alla volta plantare e che non sono compressi durante la deambulazione e la stazione verticale. Mentre nei punti che servono di appoggio è dura e cornea e, talvolta, si formano delle vere e proprie callosità. I.1.5. NERVI, VASI SANGUIGNI E GHIANDOLE SUDORIPARE I nervi del piede si caratterizzano come sensori di un sistema elettrico di impulsi, che permette di inviare messaggi inerenti al caldo, freddo, pressione, dolore e mali in genere. Il sistema sanguigno trasporta da più di 50 fino a circa 90 litri di sangue che fluiscono quotidianamente attraverso ciascun piede. Le ghiandole sudoripare sono presenti nel piede in numero maggiore, per unità di superficie, di quanto lo sia quello di ogni altra parte del corpo. Un canale immette dalla ghiandola e porta in superficie il sudore. È uno dei modi che permette al corpo di eliminare liquido non voluto e insieme tiene la pelle flessibile e aiuta a controllare la temperatura. Quando il corpo diventa caldo, per esposizione al sole, per attività muscolare o a causa alla febbre, una maggiore quantità di sudore viene prodotta e questa rinfresca il corpo mentre evapora. 16

17 Cap. I Elementi di podologia, evoluzione della popolazione e requisiti funzionali della calzatura I.1.6. ARCHI PLANTARI Da un punto di vista meccanico, il piede può essere paragonato ad una capriata, cioè ad una struttura architettonica triangolare con il compito di eliminare le spinte orizzontali, costituita da due travi articolate insieme al colmo del tetto e sostenute alla base da un tirante che impedisce il collasso della struttura, se sottoposta ad un carico. Il segmento orizzontale è formato da potenti legamenti plantari e da muscoli plantari per il sostegno della struttura. In realtà la struttura si presenta in modotridimensionale, con tre punti d'appoggio principali, collocati nell'impronta plantare. Come mostrato in figura seguente tra i due punti anteriori (A-B) è teso l'arco trasversale, il più corto e il più basso. Fra i due punti esterni è teso l'arco longitudinale esterno (A-C) e tra i due punti interni l'arco longitudinale interno (B-C) il più lungo ed alto. Quest'ultimo è il più importante dei tre sia da un punto di vista statico che dinamico, sotto carico si appiattisce e si allunga. Figura I.4 Archi plantari. Più nello specifico per quanto riguarda l arco longitudinale interno posiiamo dire che rappresenta l arcata principale del piede e si estende dal calcagno fino alla testa del primo metatarso, comprendendo quattro segmenti ossei: il primo metatarso, che poggia al suolo solo con la sua testa, il primo cuneiforme, interamente sospeso, lo scafoide, chiave di volta di questo arco a 17

18 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale mm dal suolo ed il calcagno, che poggia al suolo solamente con la sua estremità posteriore. I legamenti plantari resistono agli sforzi violenti e di breve durata, invece i muscoli plantari si oppongono alle deformazioni prolungate. Il muscolo tibiale posteriore forma una corda parziale tesa vicino alla sommità dell arco e il suo ruolo ed è essenziale: conduce lo scafoide in basso ed indietro sotto la testa dell astragalo. Ad un accorciamento relativamente piccolo del tendine, corrisponde ad un cambiamento di orientamento dello scafoide che produce un abbassamento del pilastro di sostegno anteriore. Il peroneo lungo laterale agisce anche sull arco interno di cui aumenta la concavità flettendo il primo metatarso sul primo cuneiforme e quest ultimo sullo scafoide. Questo arco si comporta come una molla che ha la funzione di assorbire e attenuare sollecitazioni e colpi. Parlando invece dell arco longitudinale esterno possiamo dire che si estende dalla parte anteriore del calcagno alla testa del quinto metatarso attraversando solamente tre segmenti ossei: il quinto metatarso, la cui testa costituisce il punto di appoggio anteriore dell arcata anteriore, il cuboide, totalmente sospeso dal suolo e il calcagno, le cui tuberosità posteriori costituiscono il punto di appoggio dell arcata. Questa arcata, a differenza dell interna, che è alta sul suolo, è poco elevata (3-5 mm) e prende contatto con il suolo attraverso le parti molli. Mentre l arco interno è elastico, grazie alla mobilità dell astragalo sul calcagno, l arco esterno è molto più rigido permettendogli di trasmettere l impulso motore del tricipite. Infine, per quanto riguarda l arco trasversale, possiamo dire che esso è interdipendente con l arco longitudinale interno, coinvolge la sezione trasversale, che interessa le basi delle cinque ossa metatarsali. É teso tra la testa del primo metatarso, che appoggia sui due sesamoidi, a 6 mm dal suolo, e la testa del quinto metatarso, anch essa a 6 mm dal suolo. Questo arco anteriore passa per la testa degli altri metatarsali: la seconda testa, la più elevata (9 mm) forma la chiave di volta. La terza (8,5 mm) e la quarta (7 mm) sono in posizione intermedia. La concavità di questo arco è poco accentuata e 18

19 Cap. I Elementi di podologia, evoluzione della popolazione e requisiti funzionali della calzatura appoggia al suolo per mezzo delle parti molli, costituendo quello che alcuni chiamano il tallone anteriore del piede. I.1.7. MECCANICA DEL PASSO La deambulazione (marcia o cammino) bipodale dell'uomo è condizionata dal sollevamento del centro di gravità e dalla esiguità della base di appoggio, rispetto al quadrupedismo. E' un atto complesso risultante dalle interazioni fra forza interne ed esterne dirette da un mirabile sistema di controllo posturale e dell'equilibrio, che regola attimo per attimo, tramite i muscoli, i rapporti fra le forze. La maggior parte dei gruppi muscolari degli arti inferiori sono attivi durante la deambulazione (l'arto inferiore possiede ben 29 gradi di libertà di movimento a cui corrispondono 48 muscoli). La locomozione umana è una combinazione di ritmica propulsione in avanti ed elevazione del corpo in alto. Il baricentro corporeo in deambulazione ha un andamento sinusoidale sul piano sagittale raggiungendo il punto più basso nell'appoggio doppio (bipodalico) e la massima altezza in appoggio monopodalico, con un'escursione di 4-5 cm. Dal punto di vista strettamente meccanico, la progressione del corpo nello spazio è il risultato della combinazione di rotazioni articolari. Esattamente come i movimenti circolari delle ruote si traducono nel movimento in avanti del veicolo, movimenti rotatori (cerchi parziali) degli arti o di parti di essi si traducono nel movimento in avanti di tutto il corpo. Grazie al posizionamento alto del baricentro corporeo, l'accelerazione del nostro corpo è sostanzialmente di genesi gravitaria (energia potenziale che si trasforma in energia cinetica). Solo in misura modesta entrano in gioco contrazioni muscolari acceleranti ed è questa la ragione del fatto che l'uomo può protrarre il suo cammino molto a lungo. Si può infatti affermare che nella deambulazione il lavoro muscolare è richiesto solo nella risalita periodica del centro di gravità. Il ciclo della deambulazione è compreso fra i due appoggi calcaneari dello stesso piede ed è costituito da una fase portante (60% dell'intero ciclo) e una fase oscillante (40% dell'intero ciclo). Nella fase portante possiamo distinguere l appoggio 19

20 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale calcaneare, l appoggio totale e l appoggio digitale. Nell appoggio calcaneare (è la fase frenante) durante il contatto del calcagno con la superficie di appoggio (ricezione), l'elica si rilascia per consentire la lassità del piede atta ad ammortizzare il peso del corpo e ad adattarsi alla superficie stessa. Figura I.5 Fase di appoggio calcaneare a destra e totale a sinistra. A tal fine l'arto inferiore ruota internamente, l'astragalo, ad esso solidale, ruota quindi anch'esso internamente supinando, il calcagno prona, ruotando esternamente. L'assunzione del peso da parte del piede è graduale ed è massima nel momento in cui la linea gravitaria cade nel centro della superficie podalica. Nella successiva fase di appoggio totale (è la fase di contatto), quando tutta la superficie plantare è a contatto con la superficie, la rotazione interna dell'arto si trasforma bruscamente in rotazione esterna. Ciò fa scattare il meccanismo che ha come sede l'articolazione sotto-astragalica. Seguendo la rotazione dell'arto, l'astragalo ruota sul piano trasverso esternamente (per circa. 12 mediamente) pronando e risalendo al di sopra del calcagno 20

21 Cap. I Elementi di podologia, evoluzione della popolazione e requisiti funzionali della calzatura (allontanandosi dal legamento calcaneo-scafoideo-plantare). A sua volta il calcagno ruota internamente, supinando attorno all'asse di compromesso: il retropiede si verticalizza tramite l'avvitamento reciproco astragalo-calcaneare. Il cuboide, tenacemente collegato al calcagno, migra plantarmente assumendo "sulle sue spalle" la serie dei cuneiformi. L'avampiede si dispone in contrasto rotatorio con il retropiede per la reazione al suolo. Si ha così l'avvolgimento dell'elica podalica e il conseguente "inarcamento" del piede: l'articolazione medio-tarsica è bloccata e si ha il contemporaneo passaggio del peso sul IV e V metatarso per eversione dell'avampiede non ancora rigido. Il muscolo peroniero lungo (lungo peroneo) richiama a contatto col suolo la testa del I metatarso eseguendo un lavoro di stabilizzazione facendo si che il peso sia ora distribuito su tutte le teste metatarsali (ventaglio metatarsale); il piede si trasforma da elica in rigida "barra di leva". L ultima fase è l appoggio digitale (è la fase di propulsione) dove il calcagno si solleva dal terreno. Le dita dopo essersi adattate tenacemente alla superficie di appoggio si flettono dorsalmente. Ciò fa sì che la aponeurosi plantare si accorcia tendendosi di circa 1 cm (le digitazioni dell'aponeurosi plantare raggiungono le falangi basali corrispondenti, connettendosi al periostio, nei segmenti adiacenti alle articolazioni) innescando il meccanismo dell'argano che completa la coesione intrapodalica. Il centro di gravità del corpo migra ventralmente e il corpo si avvia a cadere in avanti. L'intervento del controllo muscolare, in particolare del muscolo tricipite surale, formato da gastrocnemio e soleo (oltre al tibiale anteriore, tibiale posteriore, peroneo lungo e flessori dorsali) e il tempestivo contatto controlaterale, esercitano azione da freno. Nella fase propulsiva le forze agenti sul piede sono pari a 3-4 volte il peso del corpo. In situazione di corretta fisiologia il piede si comporta a elica in modo tale che la proiezione a terra del baricentro corporeo resti perlopiù centrata ossia passi lungo il proprio asse, che corrisponde all'incirca all'asse podalico, asse passante centralmente al retropiede e al centro tra II e III dito. 21

22 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Figura I.6 Fase di appoggio digitale. Dopo la fase portante si manifesta la fase oscillante, la quale si verifica tra il distacco delle dita dal suolo e il successivo l appoggio del tallone dello stesso piede. Essa rappresenta la provvidenziale preparazione per la successiva fase portante. La rotazione interna dell'arto, attorno all'asse meccanico, che inizia in questa fase, è indispensabile premessa per la successiva rotazione esterna. E' grazie a questa alternanza di rotazioni che l'energia potenziale si trasforma nel corpo umano in energia cinetica. Le fasi oscillanti e portanti sono pertanto legate relativamente alla continuità della progressione. Il pendolo podalico è in realtà un pendolo portante. Il complesso neuro-muscolare vigila su questo reciproco passaggio di consegne stabilizzandolo, modulandolo e caratterizzandolo quale espressione tipica dell'individualità. Alla nascita sono già presenti i circuiti nervosi predisposti alla deambulazione, essi però, al fine di consentire l'adeguato e indispensabile sviluppo muscolo-scheletrico, sono temporaneamente inibiti dai centri superiori. La postura quale atto volontario diviene così un fenomeno maturativo e di apprendimento. Il lattante, grazie allo sviluppo muscolare estensorio, assume la posizione assisa (seduta) e successivamente quella eretta a 4 mesi. A circa un anno inizia la deambulazione dapprima appresa e in seguito automatizzata. Solo a circa due anni di età, a seguito dello sviluppo delle strutture relative, il controllo automatico è efficiente. La maturazione finale posturale avviene a anni (contemporaneamente alla stabilizzazione della funzione visiva sensoriale e motoria). 22

23 Cap. I Elementi di podologia, evoluzione della popolazione e requisiti funzionali della calzatura I.1.8. PATOLOGIE DEL PIEDE Purtroppo il piede è oggetto di numerosi problemi che si manifestano anche per incipienti alterazioni anatomiche e funzionali che possono provocare condizioni di disagio e di malessere notevolmente invalidanti. Almeno quattro fattori sono alla base delle molteplici problematiche localizzate nel piede: le superfici dure; l allungamento della vita media; le calzature; il piede patologico. Negli ultimi secoli il piede si è trovato ad agire su superfici sempre meno elastiche e sempre più dure, che creano problemi di cedimento delle strutture che sono preposte ad ammortizzare i carichi e le sollecitazioni impressi dalla gravità. Un ulteriore aspetto sta nell allungamento della vita media, che vanifica nel tempo le capacità dell organismo (e del piede) di mantenere la condizione fisiologica ideale. Altro aspetto importante sta nel considerare le calzature, che sono indispensabili per proteggere e vestire il piede, ma ne alterano le capacità neurosensoriali, in quanto costituiscono un interfaccia artificiale tra esso e il suolo. Esse sono tuttora costruite su modelli di tipo standard, spesso legati al gusto e alle tendenze, molto diverse tra uomini e donne, e mai in relazione ad un tipo di piede piuttosto che ad un altro. Le capacità recettoriali del piede sono pertanto pesantemente condizionate e profondamente alterate con ripercussioni negative sulla catena cinetica osteoarticolare e sulle capacità di coordinazione dell equilibrio e della deambulazione. Si pensi ad esempio alla diversità di percezione che si prova nell indossare una calzatura da uomo o una da donna, una scarpa di uso comune o una nuova, uno scarpone da sci o una scarpa sportiva, una scarpa a fondo in cuoio o una con fondo in gomma, quella con i lacci o quella a mocassino, una scarpa estiva o una invernale. La comodità, la scioltezza del 23

24 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale passo, la possibilità di stare a lungo in piedi e di camminare, la stanchezza e il dolore del piede e di altre articolazioni sono molto spesso in relazione alle calzature. Considerazione a parte meritano le calzature femminili che, fino a pochi anni fa, erano sempre mal tollerate, in quanto incongrue e irrazionali per tacco alto e punta stretta, tanto da costringere e deformare irrimediabilmente il piede. Infine, l ultimo aspetto, è il piede oggetto di patologia, che diventa precocemente problematico perché meno tollerante e adattabile al terreno e alle calzature. Le principali condizioni morbose che lo colpiscono sono: reumatiche: artrosi, artrite reumatoide e gotta; vasculopatiche: arteriopatia obliterante; neurologiche: emiplegia, paraplegia e sindromi canalicolari; diabetiche; dermatologiche; traumatiche; dismorfiche: piede piatto e piede cavo. I.2. RILEVAMENTI MORFOMETRICI NELLA POPOLAZIONE Il piede umano ha un'ampia gamma di possibili variazioni di misura, forma e proporzioni, sia nel piede di una singola persona che nel confronto tra soggetti distinti. Nello stesso piede la forma può variare in base alle diverse condizioni: carico o scarico, variazioni di funzionalità e temperatura. Il piede normalmente accresce la sua forma e la sua misura mentre viene caricato (posizione eretta) e invece le diminuisce in condizioni di scarico (piedi alzati) o in posizione di mezzo carico (seduti). In uno studio condotto su persone, si scoprì che in condizioni di carico indotto o del semplice peso corporeo nell' 80% delle persone un piede era più lungo dell'altro e che per il restante 20% entrambi i piedi si allungavano della stessa quantità. Infatti le 24

25 Cap. I Elementi di podologia, evoluzione della popolazione e requisiti funzionali della calzatura dimensioni che normalmente aumentano in modo più evidente sono lunghezza e larghezza. La funzionalità del piede è divisa in due principali condizioni: statica e dinamica. È stato dimostrato che c'è una differenza anche di 2 mm nella forma del piede durante l'assunzione di una postura in avanti o all'indietro. Ciò è dovuto ai molteplici movimenti che si hanno alle giunzioni sub-talare, medio-tarsale, metatarsale-falangeale e falangeale-falangeale e della caviglia. Tali giunzioni permettono differenti gruppi di movimenti e perciò la forma del piede cambia. All'altezza della caviglia un meccanismo a cardine permette la dorsiflessione (movimento verso l'alto) e la flessione plantare (movimento verso il basso) come in mostrato in figura sotto. Figura I.7 Movimenti del piede. Le giunzioni sub-talari e medio-tarsali giocano un ruolo predominante nella supinazione e pronazione. La pronazione è composta da tre movimenti, eversione, abduzione e dorsiflessione ed è presente nella stazione eretta e nel movimento. La supinazione, è composta da inversione, adduzione e flessione plantare. La giunzione metatarsale-falangeale è un tipo di giuntura che permette la dorsiflessione e flessione plantare delle dita. In più, la giunzione falageale-falangeale è un giglimo e permette la presa alle dita. 25

26 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale I.2.1. VARIAZIONI MORFOMETRICHE DOVUTE AL GENERE Differenti studi hanno dimostrato che la morfometria varia tra uomo e donna. È allora interessante soffermarsi su questo punto e analizzare in che modo differiscano i parametri del piede. I dati qui presentati provengono da uno studio svolto sulla popolazione militare, che riassume 26 studi antropometrici avvenuti tra il 1942 e il 1977, di cui 19 serie di misure svolte sui piedi di uomini e 7 serie su piedi di donne, per un totale di individui. Tali dati riassumono variazioni che dipendono dal genere, dall'età, e dalla popolazione. Secondo questi dati, la lunghezza media del piede di una donna risulta essere circa il 91% di quella di un uomo, mentre il volume medio è l' 81%. Questa differenza inizia già a delinearsi in tenera età, in bambini tra i 6 e gli 11 anni, che si dimostrano avere il piede più largo e lungo rispetto alle coetanee. Il sommario dei dati raccolti, mette in evidenza come le misure del piede dell'uomo siano, in tutti e sette i parametri presi in considerazione per quest'analisi, maggiori rispetto a quelle delle donne. I 7 parametri sono : lunghezza del piede, larghezza del collo del piede, larghezza del piede, larghezza del tallone, circonferenza della sfera, circonferenza del collo del piede, circonferenza caviglia tallone. 26

27 Cap. I Elementi di podologia, evoluzione della popolazione e requisiti funzionali della calzatura Tabella I.1 Dati morfometrici in base al genere. In media la lunghezza del piede della donna e minore di 2,46 cm; la lunghezza del collo del piede e minore di 1,79 cm; la larghezza del piede si discosta di 0.97 cm, la larghezza del tallone di 0,77. Similmente, la circonferenza della sfera è 2,41 cm minore nella donna; la circonferenza del collo del piede e minore di 3,08 cm e la circonferenza caviglia-tallone di 3,32 cm. Le misure nella donna presentano una deviazione standard minore e anche un minor range, come si può dedurre dalle tabelle di questo paragrafo. I.2.2. VARIAZIONI MORFOMETRICHE DOVUTE ALL ETÀ Il piede cessa di crescere attorno all'età di 14 anni nei ragazzi e di 13 anni nelle ragazze. Secondo alcuni autori, non si dovrebbero quindi riscontrare grandi differenze nelle misure antropometriche dopo tale periodo. Invece, secondo ulteriori studi svolti all'università di Torino, risulterebbero esserci delle differenze per quanto riguarda degli indici che descrivono alcuni rapporti tra le misure. Diamo le seguenti definizioni: Rapporto tra lunghezza e larghezza del piede (L_B); Rapporto tra la lunghezza del piede e la larghezza del tallone (L_Hb); Rapporto tra la lunghezza del piede e l altezza media della parte anteriore del piede (L_Mforeh); 27

28 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Rapporto tra la larghezza del piede e l altezza media della parte anteriore del piede (B_Mforeh); Rapporto tra la larghezza laterale (distanza tra 5 metatarso e asse trasversale) e mediale (distanza tra 1 metatarso e asse trasversale) del piede (Lat_med). Tabella I.2 Dati morfometrici suddivisi per età. Osservando la tabella sopra si nota come L_Hb tenda a decrescere con l'età, come anche l'indice L_Mforeh, forse per la tendenza a collassare degli archi. Invece si nota un incremento del rapporto tra larghezza laterale e mediale. I.2.3. VARIAZIONI MORFOMETRICHE DOVUTE ALL ETNIA Mentre tutti gli esseri umani mostrano caratteristiche comuni nell'anatomia del piede, la morfometria del piede può variare e differire in certa misura tra individui appartenenti a popolazioni diverse. Tali differenze sussistono quindi tra i vari gruppi etnici. Ad esempio è stata trovata una differenza di incidenza di alluce valgo tra le donne sudafricane bianche e nere. In termini di funzione del piede, ulteriori studi hanno mostrato che il diabete negli afro-americani e nei caucasici-americani differiva nella mobilità delle articolazioni del piede, così come nel carico plantare. Differenze nella struttura del piede e caratteristiche di caricamento tra le etnie sono di grande importanza quando sono presi in considerazione i problemi di progettazione delle scarpe. Studi ulteriori hanno trovato che caucasici-americani 28

29 Cap. I Elementi di podologia, evoluzione della popolazione e requisiti funzionali della calzatura differiscono nella larghezza dell'avampiede rispetto ai soggetti giapponesi e coreani, una constatazione che ha notevoli implicazioni per lo sviluppo delle forme delle calzature. In generale, si può notare che il piede nella popolazione di colore è largo nella parte anteriore e stretto nella parte del tallone, mentre il piede orientale è corto e largo nella parte anteriore e posteriore, inoltre il piede caucasico è abbastanza largo, ma con le dita dritte. Nonostante già da molto tempo sia stato ipotizzato che la funzione e la morfometria del piede differiscono tra le etnie, tuttavia, la ricerca quantitativa che tenta di provare, o confutare, questa affermazione è svolta su un campione disperso nei continenti e in maniera non omogenea. Al fine di ottenere un confronto tra i dati antropometrici di popolazioni diverse, sono stati valutati quattro studi sulla popolazione europea, americana e cinese. Il campione sulla popolazione cinese si riferisce a 50 soggetti tra staff e studenti dell'università della Scienza e della Tecnica di Hong Kong, distribuito come in tabella seguente: Tabella I.3 Caratteristiche del campione di popolazione Cinese. I dati riguardanti la popolazione europea presentati sono stati raccolti all'istituto di Biomeccanica di Valencia ad opera di Josè Garsìa Hernàndez et al. Per quanto riguarda i dati sulla popolazione civile e militare americana vengono riportati i risultati raccolti da due autori diversi: Hawea et al., Freedman et al. e sono composti come nella tabella seguente. Tabella I.4 Caratteristiche del campione di popolazione Americana. 29

30 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Parham et al. hanno svolto uno studio sui soldati americani, distinguendo tra uomini e donne su un campione cosi distribuito: Tabella I.5 Suddivisione per età del campione di popolazione Americana. Il campione di popolazione americana è inoltre suddiviso secondo le popolazioni di provenienza come mostrato dalla tabella che segue: Tabella I.6 Suddivisione per etnia del campione di popolazione Americana. Non sempre autori diversi riportano gli stessi parametri morfometrici, i quali variano in base agli scopi di ciascuno studio. Per questo motivo eseguire dei confronti coerenti risulta difficile per la mancanza di uniformità nella raccolta di dati. Di seguito è proposta una tabella con lo scopo di riassumere i risultati dei diversi studi sopra citati e di mettere in luce le differenze dei vari parametri morfometrici tra le varie popolazioni. I parametri sui quali e possibile eseguire un confronto sono: Lunghezza del piede, che sembra essere maggiore nella popolazione americana con una media del 25,67 cm mediata tra uomini e donne, 30

31 Cap. I Elementi di podologia, evoluzione della popolazione e requisiti funzionali della calzatura pur essendo la differenza quasi trascurabile. È invece più significativa la differenza tra la media sulla popolazione cinese (25,46 cm) e quella europea (24,18 cm), che e pari a 1,28 cm. Larghezza del tallone per la quale, una volta mediati i dati tra uomini e donne, civili e militari non sembra esservi discordanza. L'altezza del primo dito che risulta essere minore per gli europei (1,69 cm) e maggiore per gli americani (non scende sotto 1,94 cm). Tabella I.7 Dati morfometrici relativi ai diversi studi. I.3. REQUISITI FUNZIONALI DELLE CALZATURE Nei secoli passati il piede è stato l unico strumento per muoversi. Nei decenni appena trascorsi si è cercato di sviluppare dei mezzi di trasporto per risparmiare fatica e tempo, tuttavia di pari passo sono aumentate le patologie da scarso movimento. Oggi è ben noto che il movimento è condizione indispensabile al vivere sano e, in particolare, il camminare è un ottima 31

32 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale soluzione per avere benefici fisici e psichici. La calzatura veste e protegge il piede e gli garantisce salute ed armonia se risponde a certi fondamentali requisiti quali: comodità e sufficiente ampiezza; tacco basso; punta ampia; suola ammortizzante; plantare sagomato, elastico e rimovibile; tomai elastica e flessibile senza cuciture o riporti nelle zone di contatto con le dita; in generale tutta la scarpa deve essere flessibile. Le calzature dovrebbero essere acquistate preferibilmente di pomeriggio per valutarne meglio la tolleranza sui piedi già affaticati. È inoltre consigliabile provarle su entrambi i piedi, tenendole addosso per dieci minuti prima di acquistarle. Nel bambino che non cammina devono avere solo la funzione di protezione, in particolare fino a 4-5 anni di età il piede deve essere libero da ogni supporto o correzione, in modo che gli stimoli propiocettivi contribuiscano alla spontanea risoluzione di disformismi minori. Eventuali correzioni o plantari vanno inseriti dopo i 6-7 anni. Le calzature ortopediche invece ormai sono relegate ad alcune serie deformità, perdite anatomiche, deficit neurologici o per alloggiare plantari molto impegnativi. 32

33 Capitolo II CLASSIFICAZIONE E SISTEMI DI MISURA DEL PIEDE E DEGLI ELEMENTI DELLA CALZATURA II.1. TERMINI E DEFINIZIONI La forma rappresenta l'elemento fondamentale per la produzione delle calzature. La necessità di giungere all'unificazione delle modalità di caratterizzazione dimensionale e prestazionale delle forme nasce dall'esigenza di disporre di un procedimento comune di misurazione, rappresentativo delle caratteristiche del piede, e di razionalizzare gli aspetti produttivi delle calzature. La proposta di norma A fornisce le principali caratteristiche dimensionali e geometriche delle forme per calzature da uomo e donna e i relativi procedimenti di misurazione utilizzati, basandosi sulle dimensioni del piede normale medio corrispondente. Essa fornisce inoltre i metodi di prova ed i requisiti sia dei materiali impiegati nella produzione delle forme per calzature sia delle forme stesse così come le caratteristiche degli elementi di posizionamento e presa delle forme per calzature. II.1.1. TERMINI E DEFINIZIONI RELATIVI AL PIEDE Si possono identificare alcuni parametri relativi al piede di tipico riferimento, dei quali si riporta la definizione secondo la proposta di norma A Piede normale medio: piede privo di patologia, definito per elaborazione di risultati statistici e studi podologici di una determinata popolazione di individui. In Tab. 4.1 sono riportate le caratteristiche dimensionali medie della popolazione francese. 33

34 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Tabella II.1 Caratteristiche dimensionali medie della popolazione francese. Le dimensioni di riferiscono ad una popolazione di età compresa tra 18 e 65 anni. Lunghezza del piede: distanza misurata orizzontalmente su un piano tangente al piede nella parte interna e perpendicolare alla base di appoggio del piede, compresa tra le perpendicolari passanti per l'estremità del dito più prominente del piede e la parte più prominente del tallone. La distanza deve essere misurata con la persona in piedi (il peso del corpo ugualmente ripartito su due piedi) e con il piede nudo, vedi Fig. II.1. Figura II.1 Lunghezza, larghezza, perimetro e angolo dell articolazione del piede. 34

35 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura Perimetro del piede: lunghezza del giro del piede rilevata con riga metrica flessibile, senza gioco né pressione, passante per i punti dell'articolazione metatarso-falangea del primo e del quinto dito, nelle stesse condizioni di misurazione impiegate per la lunghezza del piede (Fig. II.1b). Larghezza del piede: proiezione, su un piano orizzontale del perimetro del piede, misurata nelle stesse condizioni della lunghezza e rappresentante la distanza compresa tra i piani verticali, situati a contatto con il piede in corrispondenza della prima e della quinta articolazione metatarso-falangea, paralleli fra loro (Fig. II.1a). Angolo dell'articolazione del piede: angolo sul piano orizzontale compreso tra la lunghezza e la larghezza del piede (Fig. II.1a e II.2). Figura II.2 Angolo dell articolazione del piede. 35

36 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale II.1.2. TERMINI E DEFINIZIONI RELATIVI ALLE FORME Analogamente al piede, si possono identificare alcuni parametri relativi alla forma per calzature, dei quali si riporta la definizione secondo la proposta di norma A e seconde le convenzioni della modelleria. Forma per calzatura: ciascuno dei due elementi tra loro simmetrici, utilizzati per la produzione delle calzature, aventi la conformazione delle linee di contorno del piede normale destro e sinistro. Piano di appoggio del tacco: è determinato operando sulla costruzione geometrica della superficie plantare ottenuta dalle caratteristiche dimensionali del piede (Figura II.3a) o operando direttamente sulla superficie inferiore della forma (Fig. II.3b). Posizionare un triangolo isoscele con altezza di 40 mm e angolo al vertice di 90 in modo tale che i suoi lati uguali siano tangenti al perimetro della superficie plantare nella zona del tacco e che gli estremi della superficie plantare taglino la base del triangolo in due segmenti equidistanti dal centro della base del medesimo. In tali condizioni l'intersezione dell'altezza del triangolo con il perimetro della superficie plantare determina il punto S 1. L altezza del triangolo individua l'asse del tacco. La tangente esterna al perimetro della superficie plantare tocca lo stesso in due punti detti F 1 e B 1. Tracciando la perpendicolare all'asse di simmetria del tacco passante per F 1, si determina sul semiperimetro interno della superficie plantare il punto E 1. Il piano di appoggio del tacco è quindi definito come il piano passante per i punti S 1, F 1 e E 1. Nel caso in cui non sia possibile tracciare la tangente esterna passante per due punti del perimetro della superficie plantare o quando si opera sulla superficie inferiore della forma, determinare S 1 come sopra indicato e tracciare quindi la perpendicolare all'asse di simmetria al piano del tacco che dista 30 mm da S 1. L intersezione di tale perpendicolare con il perimetro della superficie piantare determina i punti P 1 e P 2. Il piano di appoggio del tacco è quindi definito dal piano passante per i punti S 1, P 1 e P 2. 36

37 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura Figura II.3 Piano di appoggio del tacco ottenuto dalla superficie plantare e dalla superficie inferiore della forma. Superficie plantare e caratteristiche dimensionali: sviluppo in piano della superficie inferiore della forma (Fig. II.4). Per quanto concerne la superficie plantare, si possono considerare alcune caratteristiche dimensionali. Esse si ottengono tracciando la tangente interna al perimetro della superficie plantare, che determina nella parte anteriore il punto A 1 ; la perpendicolare a tale tangente che passa per il punto più prominente della superficie plantare, che determina il punto R. 37

38 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale o Larghezza anteriore della superficie plantare: distanza tra i punti A 1 e B 1. o Larghezza posteriore della superficie plantare: distanza tra i punti F 1 e E 1. o Lunghezza della superficie plantare: distanza tra i punti S 1 e R. o Angolo della superficie plantare: angolo compreso tra la larghezza della superficie plantare e la tangente interna. Questo angolo coincide con l'angolo dell'articolazione del piede. Figura II.4 Superficie plantare. Caratteristiche dimensionali della forma: dopo aver definito le caratteristiche dimensionali della superficie plantare si possono determinare analoghe caratteristiche per la superficie inferiore applicando sulla stessa la superficie plantare, identificando i punti di riferimento e quindi misurarli mediante sviluppo. Per determinare le principali caratteristiche dimensionali delle forme è necessario posizionare la forma nello spazio in modo tale che la retta passante per i punti E 1 e F 1 o P 1 e P 2 38

39 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura sia parallela al piano terra e che il punto S 1 disti dallo stesso una distanza pari all'altezza di tacco e soprattacco (vedi Fig. II.5). Figura II.5 Altezza del tacco. o Piano superiore della forma: piano parallelo al piano di appoggio del tacco posto ad una distanza pari all'altezza della forma (Fig. II.6a). o Altezza della forma: distanza tra il piano di appoggio del tacco e il piano superiore della forma (Fig. II.6b). 39

40 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Figura II.6 Piano superiore della forma, lunghezza e altezza della forma. o Lunghezza della superficie inferiore della forma: sviluppo della distanza tra i punti R e S 1 della forma (Fig. II.6b). o Larghezza anteriore della forma: distanza tra i punti A e B della forma (Fig. II.7). Tali punti sono determinati da due piani perpendicolari al piano terra e tangenti internamente ed esternamente alla forma. o Perimetro della forma: perimetro della forma passante per i punti A e B della forma. 40

41 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura Figura II.7 Larghezza anteriore della forma. o Angolo della forma: angolo sul piano orizzontale compreso tra la larghezza anteriore della forma e la tangente interna. Questo angolo coincide con l'angolo della superficie plantare e con l'angolo dell'articolazione del piede (Fig. II.7). o Superficie inferiore della forma: superficie della forma coincidente con la superficie plantare. Parti o linee della forma: la forma è la riproduzione della sagoma anatomica del piede, attraverso la quale è possibile la progettazione del modello e la produzione in serie delle calzature. In modelleria la forma si distingue convenzionalmente in dieci parti, dette anche linee (Fig. II.8), con denominazioni simili alle rispettive parti anatomiche del piede. 41

42 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Figura II.8 Le 10 linee della forma. o Linea base della forma: comprende la forma tra la punta e il tallone. Assomma le seguenti parti: linea delle dita + linea del nodo delle dita + linea del famice + linea del tallone.. o Linea delle dita: comprende la forma tra la punta e la base delle dita. o Linea del nodo delle dita: comprende la forma nel tratto del metatarso che appoggia al suolo. o Linea del famice (o falso): comprende la forma tra la parte del metatarso che non appoggia al suolo e l inizio del tarso. o Linea del tallone: comprende la forma nella parte coincidente con il tarso. 42

43 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura o Linea della mascherina: comprende la forma nel tratto tra la punta e l'inizio del collo, detta anche linea varia a seconda del modello di calzatura che s'intende realizzare. o Linea d entrata: comprende la forma nel tratto del collo tra la linea della mascherina e l'apice superiore o linea di superficie. o Linea di superficie: comprende la forma nel suo tratto superiore e può variare a seconda del tipo di forma scelta. o Linea posteriore: comprende la parte posteriore della forma nel tratto tra la linea di superficie ed il tallone. o Linea del bastione delle dita: determina l altezza della parte anteriore della forma. Nei mocassini questa linea viene evidenziata con uno spigolo netto. II.2. PROCEDIMENTI CONVENZIONALI DI MISURAZIONE E MISURE Le tecniche di misurazione e le misure utilizzate nel mondo calzaturiero sono particolari e consolidate dalla consuetudine, anche se ancora non hanno trovato dei moduli metrici universali. II.2.1. METODO PER LA MISURAZIONE DEL PIEDE E DELLA GAMBA La rilevazione delle misure del piede deve avvenire in questa sequenza operativa: 1. Si fa sedere la persona facendole appoggiare il piede su di un foglio di carta in modo che la gamba sia perpendicolare al suolo e non eserciti una pressione diversa dal suo peso. 43

44 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale 2. Con una matita, tenendo la punta leggermente inclinata verso l'interno, si inizia la tracciatura del profilo del piede partendo dal centro del tallone e giungendo fino alla sommità dell'alluce, quindi si ripete lungo l'altro profilo fino all'alluce (Fig. II.9). Con questa operazione si viene a rilevare la lunghezza del piede. 3. Sul foglio, dove è stata tracciata l impronta e il profilo del piede (Fig. II.9), si ricava la misura della lunghezza del piede utilizzando l apposito centimetro di tela da calzolai. 4. Inoltre, si indicano le misure circonferenziali delle dita, del collo del piede e di entrata. Figura II.9 Metodo per rilevare l impronta del piede: con il centimetro da calzolai si misura la lunghezza dell impronta del piede. 44

45 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura II.2.2. MISURE DEL PIEDE E DELLA GAMBA Nel tempo si sono consolidati determinati punti del piede e della gamba (Fig. II.10) dove si devono rilevare le misure necessarie. Misura delle dita o di calzata: si prende circolarmente dal I al V metatarso, in quanto luogo della massima larghezza del piede. Misura del collo del piede: si prende partendo dalla fine del tarso e, passando per il centro del collo del piede, si torna circolarmente al punto di partenza. Misura di entrata: si prende partendo dal centro del tallone e, passando per il punto di unione tra piede e gamba, si torna circolarmente al centro del tallone. Misura del basso gamba: si prende circolarmente a due centimetri sopra il malleolo. Misura d inizio polpaccio: si prende dalla base del polpaccio perpendicolarmente al suolo. Misura di centro polpaccio: si prende dal centro del polpaccio perpendicolarmente al suolo. Misura di fine polpaccio: si prende dalla parte superiore del polpaccio perpendicolarmente al suolo. 45

46 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Figura II.10 Punti di riferimento nella misurazione del piede e della gamba. II.3. SISTEMI DI IDENTIFICAZIONE DELLE FORME (MISURAZIONE DELLA LUNGHEZZA DELLA FORMA) La misurazione delle forme per calzature trae origine dall'individuazione del piano di appoggio del tacco e dallo sviluppo in piano della superficie inferiore della forma o superficie plantare. Per definire le principali caratteristiche geometriche e dimensionali delle forme per calzature occorre partire dal piano di appoggio del tacco e dalla costruzione della superficie plantare. I sistemi adottati più correntemente per identificare a livello internazionale le forme per calzature sono: - Punti francesi (Punti di Parigi) 46

47 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura - Punti inglesi - Scale Multiple - Punti americani - Punti americani Brannock - Metodo derivato dal Sistema Mondopoint II.3.1. SISTEMA DI IDENTIFICAZIONE DELLE FORME IN PUNTI FRANCESI (PUNTI DI PARIGI) Il Sistema di identificazione delle forme in punti francesi è un sistema a progressione aritmetica che utilizza, come unità di misura della lunghezza teorica della superficie inferiore della forma (la lunghezza effettiva della superficie inferiore della forma dipende anche dalle linee di stile della punta, pertanto il calcolo matematico ne identifica esclusivamente una lunghezza teorica), il punto francese che corrisponde a 2/3 di 1 cm; ciò significa che il mezzo punto francese corrisponde a 2/6 di 1 cm. Le misure delle forme da uomo e donna sono ripartite secondo le seguenti classi convenzionali: - forme per calzature da donna: da 33 a 43 Punti francesi - forme per calzature da uomo: da 39 a 48 Punti francesi Le forme sono identificate da 2 numeri: il Punto francese e l'indice di larghezza (talvolta espresso con lettere da A a H). Per esempio, forma di misura 39 e indice di larghezza 6 significa che la lunghezza teorica della superficie inferiore della forma è data dalla misura in Punti francesi moltiplicata per l'unità di misura: Forma di misura 39 2/3 = 260 mm (lunghezza teorica della superficie inferiore della forma) 47

48 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale L indice di larghezza è utilizzato per determinare il perimetro della forma cioè (39+6)/2 = 22,5 cm (perimetro della forma), dove 39 sono i Punti francesi della forma e 6 è l'indice di larghezza della forma. La Tab. II.2 mostra il calcolo aritmetico di quanto sopra esposto. Tabella II.2 Perimetro e lunghezza teorica della superficie inferiore della forma in millimetri per uomo e donna, in funzione del Punti francesi e dell'indice di larghezza. II.3.2. SISTEMA DI IDENTIFICAZIONE DELLE FORME IN PUNTI INGLESI Il sistema di identificazione delle forme in Punti inglesi è un sistema a progressione aritmetica che utilizza come unità di misura il punto inglese che corrisponde a 1/3 di pollice. Il pollice è definito in conformità alla UNI 7424; ciò significa che il mezzo Punto inglese corrisponde a 1/6 di pollice. 48

49 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura La serie delle misure è suddivisa in due scale: - una scala per neonati/e e bambini/e da 0 a 13 - una scala per ragazzi/e, donne e uomini da 1 a 13. Le misure delle forme da donna e uomo sono ripartite secondo le seguenti classi convenzionali: - forme per calzature da donna: da 3 a 9 Punti inglesi - forme per calzature da uomo: da 5 a 13 Punti inglesi La Tab. II.3 riporta la lunghezza teorica della forma considerando che il numero 0 corrisponde ad una lunghezza teorica di 4 pollici, ovvero 101,6 mm. Le forme sono identificate da un numero e da una lettera: il Punto inglese e l'indice di larghezza (A, B, C, D, E, F e G). Per esempio, forma di misura 6 donna e indice di larghezza D. L0indice di larghezza può essere indicato anche con un numero, cioè 3=C, 4=D e 5=E. 49

50 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Tabella II.3 Lunghezza teorica della superficie inferiore della forma in pollici e in millimetri in funzione dei Punti inglesi. La Tab. II.4 indica il perimetro della forma per uomo e donna in pollici in funzione dell'indice di larghezza e dei Punti inglesi. L origine per la costruzione matematica della tabella parte dall'assunzione che una forma di Punti inglesi 7 e indice di larghezza D(4), ha un perimetro di 9 pollici. 50

51 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura Tabella II.4 Perimetro della superficie inferiore della forma per uomo e donna in pollici e in millimetri in funzione dell'indice di larghezza e dei Punti Inglesi. 51

52 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale II.3.3. SISTEMA DI IDENTIFICAZIONE DELLE FORME A SCALE MULTIPLE Il Sistema di Identificazione a "Scale Multiple" trae origine dal Sistema di Punti inglesi. Il sistema di identificazione delle forme in Punti inglesi prevede come indicato in Tab. II.4 che tra i diversi indici di larghezza associati alla misura di una forma vi sia un incremento o una diminuzione del perimetro della forma pari a 1/4 di pollice (6,35 mm). Tale sistema determina un errato dimensionamento delle forme aventi indici di larghezza elevati o ridotti. Per tale motivo il sistema di identificazione mediante Punti inglesi è stato perfezionato con l'integrazione di un sistema di identificazione denominato a "Scale Multiple" generalmente associato alla realizzazione di forme per calzature da donna e da uomo. La Tab. II.5 riporta relativamente a forme per calzature da uomo o donna della misura 5 l'integrazione del sistema a "Scale Multiple" sul prospetto in Punti inglesi. Tabella II.5 Integrazione del sistema inglese con il sistema a "Scale Multiple" per una forma avente una misura in Punti Inglesi 5. 52

53 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura II.3.4. SISTEMA DI IDENTIFICAZIONE DELLE FORME IN PUNTI AMERICANI Il sistema di identificazione delle forme in Punti americani è un sistema a progressione aritmetica che utilizza come unità di misura 1/3 di pollice come il Sistema in Punti inglesi; ciò significa che il mezzo Punto americano corrisponde a 1/6 di pollice. La lunghezza teorica della forma corrispondente al numero 0 è di 3 pollici più 11/12 di pollice, cioè 99,48 mm. Ogni misura è quindi più corta di 1/12 di pollice (2, 116 mm) dell'equivalente in Punti inglesi. La serie delle misure è suddivisa in due scale: - una scala per neonati/e e bambini/e da 0 a 13; - una scala per ragazzi/e, donne e uomini da 1 a 16. Le misure delle forme da uomo e donna sono ripartite secondo le seguenti classi convenzionali: - forme per calzature da donna: da 4 a 12 Punti americani - forme per calzature da uomo: da 3 a 13 Punti americani La Tab. II.6 riporta la lunghezza teorica della forma in pollici e in millimetri in funzione dei Punti americani. Le forme sono identificate da un numero e da una lettera: il Punto americano e l'indice di larghezza ( AAAA, AAA, AA, A, B, C, D, E, EE). Per esempio, forma di misura 6 donna e indice di larghezza B. Le Tab. II.7 e II.8 mostrano il perimetro della forma da uomo e donna in pollici e millimetri, in funzione dell indice di larghezza e di Punti americani. L origine per la costruzione matematica della Tab. II.7 parte dall'assunzione che una forma da uomo di Punti americani 8 e indice di larghezza C ha un perimetro di 9 pollici. L origine per la costruzione matematica della Tab. II.8 parte dall'assunzione che una forma da donna di Punti americani 5 1/2 e indice di larghezza B ha un perimetro di 8 pollici. 53

54 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Tabella II.6 Lunghezza teorica della superficie Inferiore della forma in pollici e in millimetri in funzione dei Punti americani. 54

55 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura Tabella II.7 Perimetro della superficie inferiore delle forme da uomo in pollici e in millimetri in funzione dell'indice di larghezza e dei Punti americani. 55

56 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Tabella II.8 Perimetro delle forme da donna in pollici e in millimetri in funzione dell'indice di larghezza e dei Punti americani. 56

57 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura II.3.5. SISTEMA DI IDENTIFICAZIONE DELLE FORME IN PUNTI AMERICANI BRANNOCK Tale sistema di identificazione trae origine dal sistema americano, del quale utilizza la stessa unità di misura, la stessa lunghezza teorica della superficie plantare della forma e le stesse origini per le costruzioni matematiche dei perimetri delle forme. Si evidenzia inoltre che: - le Tab. II.7 e II.9 relative alle forme da uomo aventi indice di larghezza C e D sono uguali, ovvero le forme hanno lo stesso perimetro - le Tab. II.8 e II.10 relative alle forme da donna aventi indice di larghezza B e C sono uguali, ovvero le forme hanno lo stesso perimetro. Tabella II.9 Perimetro delle forme da uomo in pollici e millimetri in funzione dell'indice di larghezza e dei Punti americani Brannock. 57

58 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Tabella II.10 Perimetro delle forme da donna in pollici e millimetri in funzione dell'indice di larghezza e dei Punti americani Brannock. II.3.6. METODO DERIVATO DAL SISTEMA MONDOPOINT Il Sistema Mondopoint è definito nella ISO 9407 e descrive le caratteristiche fondamentali di un sistema di misura delle calzature basato sulla lunghezza e larghezza del piede, queste determinate mediante il metodo descritto in II.1.2. I principi contenuti nella ISO 9407 sono stati utilizzati 58

59 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura dall'ente di normazione francese (AFNOR) per l'elaborazione della norma NF G , la quale riporta, tra l'altro, il seguente prospetto (Tab. II.11) che si applica esclusivamente alle forme per calzature da passeggio per uomo. Esso prevede 5 gruppi di forme con i valori del perimetro della forma e della larghezza anteriore della superficie plantare che soddisfano la corrispondente lunghezza del piede. Tabella II.11 Misure delle forme secondo NF G 6D-004 derivate da Mondopoint. 59

60 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale II.3.7. COMPARAZIONE TRA I SISTEMI DI IDENTIFICAZIONE DELLE FORME Nel prospetto seguente (Tab. II.12) viene riportato un sistema comparativo tra le lunghezze teoriche delle forme sulla base dei più comuni sistemi di identificazione. Tabella II.12 Prospetto comparativo tra le lunghezze teoriche delle forme nei più comuni sistemi di identificazione. 60

61 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura II.3.8. CONVERSIONE DELLA SCALA DELLA TAGLIA Tabella II.13 Prospetto comparativo tra le scale di taglia (bambini e adulti). 61

62 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale II.4. SISTEMA DI MISURAZIONE DELLA LARGHEZZA- CALZATA DELLA FORMA Non esistono tabelle unificate delle larghezze-calzate, ne a livello nazionale ne internazionale, per cui ogni formificio e ogni calzaturificio deve adeguarsi alle esigenze del mercato di distribuzione. La Tab. II.14 è solo indicativa e non unificata, quindi soggetta a variazioni in relazione alle esigenze dei mercati di distribuzione. Tabella II.14 Prospetto comparativo delle lunghezze e larghezze-calzate. 62

63 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura II.5. CALCOLO DELLE MISURE PROPORZIONALI DELLA FORMA Per semplificare i calcoli, si indicano con simboli convenzionali gli elementi della misurazione: - L = lunghezza - C = calzata - D = dita - C = collo - E = entrata - B = basso-gamba II.5.1. MISURA DELLA CALZATA (C) Si può calcolare la misura indiretta della calzata, a partire dalle misure delle dita e della lunghezza della forma (in punti francesi). Si sottrae quindi la lunghezza della forma L dal doppio della misura delle dita, ottenendo: 2 II.5.2. MISURA DELLE DITA (D) Per ottenere la misura indiretta delle dita, si possono sfruttare le misure di lunghezza della forma e della calzata. In particolare si calcola la misura delle dita come media aritmetica tra calzata e lunghezza: 2 II.5.3. MISURA DEL COLLO (C ) La misura del collo del piede può essere ricavata facilmente da quella 63

64 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale delle dita aggiungendo mediamente un 1 cm: 1 II.5.4. MISURA DI ENTRATA (E) Anche la misura di entrata è facilmente stimabile a partire da quella delle dita, in particolare mediamente si aggiunge a quella delle dita circa 1/3 della misura stessa, cioè: /3 II.5.5. MISURA DEL BASSO-GAMBA (B) La misura del basso-gamba è sempre anch essa collegata a quella delle dita, in questo caso vengono sottratti 5 mm a tale misura, ottenendo: 0,5 II.6. SISTEMI DI MISURA DEL PIEDE E DELLA FORMA ORIENTATI AL CAD In precedenza si sono presi in considerazione tutti parametri dimensionali che permettono descrivere il piede e la forma per calzatura. Il rilievo convenzionale di tali parametri è stato descritto nella sezione II.2. Tuttavia, con l avanzare della tecnologia che spinge all utilizzo di sistemi computerizzati che assistano l intero processo di realizzazione della calzatura, a partire dalla fase progettuale fino a quella di produzione e postproduzione, sono stati proposti dei sistemi di misura del piede e della forma orientati al CAD (Computer-Aided Design). Un tale approccio porterebbe sicuramente con sé il vantaggio di automatizzare il processo di misura ma soprattutto quello di standardizzarlo, rendendo cioè i risultati confrontabili e 64

65 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura univoci. L obiettivo che si può ritenere primario nell utilizzo di un sistema di misura di tale natura è infatti la razionalizzazione e la standardizzazione delle tecniche di misura attualmente utilizzate nel settore della calzatura in Italia, Europa e all estero. Razionalizzare in questo contesto avrebbe il significato di trovare e definire punti e misure di piede e forma utili per confronti obiettivi oltre alla semplificazione delle procedure di misura, rendendole univoche. Parallelamente, standardizzare non significherebbe limitare il numero o i tipi di riferimenti in uso nel settore, ma trovare un linguaggio e delle procedure formali comuni di base che potrebbero essere impiegate da tutti gli addetti del settore, sia in operazioni manuali che al CAD. In questa parte si prende in esame in particolar modo il sistema INESCOP. Il sistema INESCOP è il risultato di molti incontri e contributi tra aziende del settore calzaturiero come Delta R&S e Tecnica con INESCOP. II.6.1. DEFINIZIONE DI ASSI, PIANI E LINEE DI RIFERIMENTO PER LA MISURA DELLA FORMA Nel sistema di misura INESCOP vengono utilizzati precisi assi, piani e linee di riferimenti della forma, alcuni dei quali già definiti a inizio capitolo. Piano di appoggio (Ground plane): è il piano (XY) sul quale si appoggia la forma (Fig. II.11). Piano piede-forma (Foot-last plane): è definito come il piano (ZX) in cui è situato l asse del piede-forma, ortogonale al piano di appoggio (Fig. II.11). 65

66 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Figura II.11 Piani del sistema di riferimento utilizzato. Asse di lavorazione (Machining axis): è l asse longitudinale usato dai produttori di forme per la lavorazione della forma alla macchina utensile, corrispondente all asse del tornio dei tradizionali torni per forme. Si può distinguere a seconda della forma del piede: o o Dita regolari: l asse di lavorazione è l asse intersecante l estremo posteriore della forma (HL) con l estremo anteriore (TL). Dita asimmetriche: l asse di lavorazione è l asse intersecante l estremo inferiore della forma (HL) con un punto anteriore relativamente ai finecorsa meccanici del tornio. Asse piede-forma (Foot-last axis): è la linea che passe per il punto del tacco (HL) e il punto BL (si veda II.6.2). Asse piede-forma sulla suola (Foot-last sole axis): è la proiezione dell asse piede-forma sulla superficie inferiore della forma o del piede. Esso definisce i punti HFL e BAL (si veda II.6.2). Quest asse è la linea lungo la quale sono prese le misure della lunghezza della forma e del piede. 66

67 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura Appendice di stile (Style appendix): corrisponde alla parte di forma che eccede l effettiva lunghezza della forma, corrispondente quest ultima alle tabelle di lunghezza attualmente in uso (Fig. II.12). Figura II.12 Appendice di stile. Filoforma (Feather line): è il profilo 3D della forma corrispondente alla superficie superiore della soletta (Fig. II.13). Figura II.13 Filoforma. Delta posteriore (Back delta) - BDL: corrisponde alla distanza tra il punto estremo posteriore del filoforma (HFL) e l estremo inferiore della forma (HL), misurata lungo il Foot-last sole axis (Fig. II.14). 67

68 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Figura II.14 Delta posteriore. Punto di supporto (Support point) - SPL: è il punto sul piano di appoggio in corrispondenza del quale la forma si appoggia quando è posizionata correttamente (Fig. II.11). II.6.2. DEFINIZIONE DEI PRINCIPALI PUNTI DI RIFERIMENTO PER LA MISURA DELLA FORMA Vengono riportati qui i punti di riferimento principali utilizzati per le misure dei parametri dimensionali della forma, alcuni dei quali già incontrati precedentemente. I punti di riferimento sono mostrati in Fig. II.15. Punto estremo posteriore (Back point) - HL: è il punto posteriore (zona del tacco) estremo della forma. Punto estremo posteriore filoforma (Back feather point) - HFL: corrisponde al punto estremo posteriore del filoforma. 68

69 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura Figura II.15 Principali punti di riferimento della forma. Punto mediale (Medial point) - B1L: è il punto più interno della forma. Punto laterale (Lateral point) - B2L: è il punto più esterno della forma. Punto metatarso medio (Mid metatarsal) - CL: è il punto medio della linea congiungente i punti B1L e B2L. Punto medio inferiore (Underside ball midpoint) - BAL: è il punto corrispondente all intersezione della sezione circolare relativa alla misura delle dita con il Foot-last sole axis. Centro tacco (Heel seat centre) - CHL: è il centro del tacco della forma localizzato sul Foot-last sole axis al valore pari al 15% della lunghezza effettiva della forma, misurato dal punto HL. Punto tangenza tacco (Heel tangent point) - T1L: è il punto di contatto del lato esterno della forma nell area del tacco con un piano verticale, anche tangente nell area del metatarso. Punto tangenza metatarso (Metatarsal tangent point) - T2L: è il punto di contatto del lato esterno della forma nell area metatarsica con un piano verticale, anche tangente nell area del tacco. Si fa notare come nel sistema 69

70 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale INESCOP il perimetro della forma (perimetro de horma) è diverso dalla proposta di norma (si veda definizione corrispondente a confronto con Fig. II.20). Infatti, in alcune parti, il sistema di misura della proposta di norma differisce da quello proposto da INESCOP. Punto estremo anteriore (Fore point) - TL: è il punto estremo anteriore della forma. Punto estremo anteriore filoforma (Fore feather point) - TFL: è il punto estremo anteriore (zona della punta) del filoforma. II.6.3. PRINCIPALI MISURE DIMENSIONALI DELLA FORMA Si riportano le principali misure dimensionali della forma facilmente misurabili con il sistema di misura INESCOP, a partire dagli elementi di riferimento fissati e descritti precedentemente. Lunghezza forma (Last length) - LL: si ottiene LL misurando la lunghezza che separa il punto HFL da TL lungo l asse di lavorazione della forma proiettato sul fondo della forma (Fig. II.16). Figura II.16 Lunghezza della forma LL. Lunghezza soletta forma (Insole last length) - ILL: ILL è ottenuta misurando la lunghezza che intercorre tra i punti HFL e TFL sul fondo della forma lungo l asse proiettato di lavorazione (Fig. II.16). 70

71 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura Figura II.16 Lunghezza della soletta della forma ILL. Lunghezza effettiva della forma (Effective last length) - ELL: ELL è la lunghezza delle tabelle di classificazione in uso, teoricamente ottenuta misurando la lunghezza del piede lungo l asse piede-forma a partire dal punto HL con il piede in una situazione di carico pari al 50% del peso e sommando una piccola tolleranza (Fig. II.12). Curvatura (Camber) - DL: DL si ottiene misurando dal piano di appoggio la distanza dei punti del filoforma nella massima ampiezza (Fig. II.17). In un confronto con le definizioni della proposta di norma, DL corrispondono a A1, B1 rappresentati in Fig. II.7. Figura II.17 Curvatura DL. Altezza dita (Toe spring) - SL: SL si ottiene come misura della distanza del punto TFL dal piano di appoggio (Fig. II.18). 71

72 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Figura II.18 Altezza dita SL. Perimetro soletta (Insole perimeter): si ottiene ricavando il filoforma e misurandone il perimetro di contorno (Fig. II.13). Larghezza forma (Last width) - WL: WL si ottiene come misura di distanza dei punti B1L e B2L lungo l asse Y di riferimento (Fig. II.19). Figura II.19 Larghezza forma WL. Circonferenza forma (Last girth) - GL: GL si può valutare misurando il perimetro della sezione della forma passante per il punto T2L, seguendo sulla superficie della forma il percorso più breve (Fig. II.20 e II.15). Ancora si noti come questa grandezza venga definita in modo differente qui, rispetto alle definizioni riportate nella proposta di norma. 72

73 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura Figura II.20 Circonferenza forma GL. Gola (Throat) - THL: si ottiene il parametro THL misurando il perimetro minore tra le sezioni sul collo della forma, corrispondente al punto di calzata più stretta (Fig. II.21). Figura II.21 Gola THL. Misura delle dita (Last Ball girth) - BGL: si misura come il perimetro 73

74 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale minore passante per i punti B1L e B2L (Fig. II.22). Questa misura coincide con il perimetro della forma come definito nella proposta di norma, che fa riferimento alla Fig. II.7. Figura II.22 Misura delle dita BGL. Lunghezza (Last arch length) - LAL: si misura considerando la distanza dal punto HFL a BAL lungo l asse piede-forma proiettato sul fondo (Fig. II.23). Figura II.23 Lunghezza LAL. 74

75 Cap. II Classificazione e sistemi di misura del piede e degli elementi della calzatura Angolo (Last Ball angle) - ML: è la misura dell angolo formato dalla proiezione sul piano di appoggio della linea tra il punto B1L e il punto B2L con la normale all asse piede-forma (Fig. II.24). Figura II.24 Angolo ML. Larghezza tacco (Last Heel width) - HWL: è la misura in Y della distanza tra il punto più esterno e quello più interno della sezione normale all asse piede-forma sul fondo e passante per CHL (Fig. II.25). Figura II.25 Larghezza tacco HWL. Altezza standard (Standard Height) - SHL: si misura come la distanza del punto CHL dal piano di appoggio (Fig. II.26). 75

76 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Figura II.26 Altezza standard SHL. Altezza tacco (Heel Height) - HHL: si misura come la distanza del punto HFL dal piano si appoggio (Fig. II.27). HHL SHL Figura II.27 Altezza tacco HHL. 76

77 Capitolo III ANALISI, VALUTAZIONE E SELEZIONE DELLE TECNOLOGIE PER PROGETTARE, PROTOTIPARE E INDUSTRIALIZZARE MODELLI DI CALZATURE III.1. DESCRIZIONE DELLE PARTI DELLA CALZATURA La calzatura è di fatto un prodotto ottenuto dall'assemblaggio di vari componenti, ognuno dei quali proviene spesso da un fornitore differente e segue un processo produttivo dedicato. Queste parti vengono poi riunite e assemblate nelle manovie dei calzaturifici, ottenendo infine una scarpa finita. I principali componenti di una calzatura sono: Tomaia La tomaia è la parte superiore della scarpa e per la maggior parte delle calzature di alta mode è realizzata in cuoio. Nella sua parte inferiore essa viene fissata al sottopiede e alla suola. A sua volta, la tomaia può essere suddivisa in varie parti: mascherina e puntina, le quali formano la parte anteriore quartieri, ovvero i lati e la parte posteriore riporti, ovvero le parti che collegano e completano i quartieri e la mascherina la fodera Fodera La fodera è il rivestimento interno della scarpa. Essa ha un ruolo fondamentale per il comfort della scarpa, e deve quindi essere morbida e 77

78 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale sufficientemente compatta. Inoltre deve avere delle buone doti di resistenza, sia meccanica che agli effetti corrosivi del sudore. Rinforzi e puntale I rinforzi vengono applicati tra fodera e tomaia in alcune zone, o anche in tutta la tomaia, al fine di aumentare la resistenza agli sforzi dovuti all'uso della calzatura e per irrigidire leggermente la tomaia. Il puntale è un rinforzo che viene applicato in corrispondenza della punta per irrobustirla e per mantenerne la forma. Spesso il puntale non è previsto nelle calzature più leggere, le quali hanno quindi una punta dall'aspetto più morbido. Soletta o sottopiede Questa è la parte interna della scarpa, sulla quale vengono applicati la tomaia e la suola. Durante l'assemblaggio della calzatura, la soletta viene applicata sul lato inferiore della forma per poi permettere il montaggio della tomaia. Essa ha il compito di irrigidire la parte inferiore della scarpa e di sostenere il piede, garantendo però contemporaneamente un certo grado di deformabilità e quindi di comfort durante la camminata. Suola La suola è la parte inferiore della scarpa, la quale è in diretto contatto con il suolo. Essa ha generalmente lo scopo di proteggere la pianta del piede, garantendo, da caso a caso, impermeabilità, aderenza e resistenza. I materiali usati per la realizzazione delle suole sono generalmente o il cuoio oppure gomma. Il primo viene solitamente usato per le scarpe di moda e garantisce, oltre al migliore effetto estetico, anche una buona traspirazione. Le suole in gomma sono invece principalmente utilizzate per calzature sportive e confortevoli, tecniche e anti-infortunistiche. 78

79 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare Tacco Il tacco è un rialzo posto sotto il calcagno delle calzature al fine di determinare una determinata inclinazione della scarpa. Esso può essere in cuoio, legno, metallo oppure in plastica, ed è spesso rivestito in cuoio o in altri materiali. La parte superiore del tacco, chiamata corona, forma un determinato angolo con la superficie di appoggio inferiore, il quale angolo è funzione dell'altezza del tacco e corrisponde all'inclinazione della boetta rispetto al piano d'appoggio. Contrafforte Il contrafforte viene applicato nella parte posteriore della scarpa, tra la tomaia e la fodera, ed ha il compito di sostenere la tomaia e di tenere in posizione il tallone. Il contrafforte è particolarmente importante nelle scarpe con una notevole altezza tacco, dato che queste richiedono una maggiore stabilità del piede. Forma La forma non è effettivamente una parte della calzatura, ma gioca un ruolo fondamentale nella progettazione e nell'assemblaggio della scarpa. Essa rappresenta il volume occupato dal piede all'interno della scarpa e determina la forma che prenderà la tomaia. Inoltre essa deve permettere al piede di entrare nella scarpa, e in alcuni casi può avere una forma leggermente diversa rispetto al piede per facilitare la lavorazione della scarpa e l'estrazione della forma dalla scarpa finita. 79

80 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale III.2. DESIGN E PROGETTAZIONE DELLA SCARPA La progettazione di una scarpa di alta moda è fortemente influenzata dalla natura artigianale e decentralizzata del processo produttivo e necessita di una partecipazione attiva anche da parte dei fornitori. Il prodotto finale nasce quindi dalla collaborazione tra lo stilista e vari esperti di settore, ognuno dei quali si occupa di una parte più o meno estesa del progetto. Il percorso dall'idea dello stilista al prodotto industrializzato può essere suddiviso in due fasi. La prima fase corrisponde alla creazione dei prototipi, ovvero di mezze paia di calzature nella taglia base (solitamente 37 per le scarpe da donna), allo scopo di verificare la fattibilità del prodotto e di definire il campionario. A seconda del calzaturificio, tale campionario può consistere di circa modelli a stagione. La seconda fase consiste nell'industrializzazione dei modelli selezionati dal campionario e destinati alla produzione in serie. La produzione stessa è caratterizzata da una grande variabilità delle dimensioni dei lotti, che possono variare da 20 a paia di scarpe. Questo richiede una grande flessibilità della catena di produzione ed in particolar modo delle manovie dei calzaturifici, dove di fatto solitamente si ricorre all'assemblaggio manuale. III.2.1. CREAZIONE STILISTICA: DALL IDEA ALLA BOZZA Figura III.1 Bozza di una scarpa da donna. 80

81 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare Questa prima fase viene interamente svolta dallo stilista, il quale può far parte del personale del calzaturificio (qualora questo abbia una propria griffa) oppure di una casa di moda esterna. Basandosi sulle tendenze di moda, sull evoluzione dei materiali e sulla propria sensibilità artistica lo stilista crea una bozza su carta del modello di scarpa e da alcune specifiche, come l altezza del tacco, il tipo di punta e i materiali da usare. Se la proposta dello stilista viene approvata dal calzaturificio, essa può dar via alle fasi seguenti, concretizzandosi infine in un prototipo. III.2.2. MODELLAZIONE DELLA FORMA Figura III.2 Forma da scarpa. La forma è il componente sul quale si basa la progettazione di tutte le altre parti della scarpa, per cui è anche il primo elemento ad essere realizzato. Viene sviluppata da un formista, che solitamente lavora all interno di un formificio o raramente in un calzaturificio. Il formista lavora a stretto contatto con lo stilista ed eventualmente anche con un modellista, i quali danno le indicazioni per ottenere una forma adatta al modello di scarpa. La presenza dello stilista in formificio è assolutamente necessaria, dato che tutte le modifiche stilistiche vengono effettuate all istante. 81

82 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Generalmente la prototipazione della forma può essere spezzata in due fasi. La prima è dedicata alla realizzazione di un abbozzo in legno che rispecchia grossolanamente le richieste dello stilista, il che può avvenire in due modi diversi: Combinazione di elementi di forme già esistenti: Lo stilista individua all interno del parco forme del formificio uno o più modelli con elementi congrui con lo stile della scarpa da realizzare. Un esempio classico è la punta di una forma, la quale è l elemento che più di ogni altro caratterizza lo stile del prodotto finito. In questo caso il compito del formista è di effettuare gli innesti degli elementi indicati dallo stilista. Ciò può essere effettuato manualmente agendo su componenti in legno già realizzati, oppure usando un software CAD dedicato che sfrutta un database di forme digitalizzate e che permette di creare una nuova forma unendo le zone di interesse di due forme già esistenti; in questo secondo caso il prototipo in legno viene ottenuto tramite fresatura a controllo numerico. Creazione di una forma completamente nuova: In alcuni casi lo stilista preferisce creare una forma del tutto nuova. Ad esempio può accadere che lo stilista abbia già una parte della scarpa, come la suola, alla quale vuole adattare la forma, oppure vuole imitare una scarpa raffigurata in una fotografia, oppure semplicemente non ha trovato nel parco forme alcuna forma compatibile con le sue esigenze. Il formista deve quindi partire da un blocco di legno e ricavarne la forma desiderata usando strumenti da falegnameria. La seconda fase della prototipazione prevede la rifinitura della forma in legno. Usando stucco da legno, mola e carta abrasiva, il formista elimina le discontinuità superficiali che si sono formate durante le lavorazioni precedenti. Inoltre apporta modifiche allo stile della forma seguendo le indicazioni dello stilista. Il prototipo finito viene poi digitalizzato e inserito nel database 82

83 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare dell azienda. Via software vengono infine eseguite le ultime modifiche necessarie per la fresatura e per la produzione in serie. III.2.3. REALIZZAZIONE DELLA TOMAIA E DEL SOTTOPIEDE Avendo realizzato la forma è possibile avviare due attività successive, le quali possono essere svolte anche in parallelo. Figura III.3 Tomaia. Nel reparto di modelleria del calzaturificio i modellisti riportano sulla forma le linee di stile specificate nei disegni dello stilista. Solitamente questo viene fatto col metodo tradizionale, ovvero ricoprendo la forma con del nastro adesivo da modelleria e disegnando direttamente sulla forma. Il nastro viene poi rimosso e spianato su un foglio di cartoncino. Il disegno spianato può essere usato direttamente per ottenere le sagome della tomaia, della fodera e dei rinforzi, oppure in alternativa tali elementi possono essere ottenuti dopo una digitalizzazione e rielaborazione al computer con dei software CAD bidimensionali. 83

84 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Di recente alcune software house che operano nel settore calzaturiero hanno iniziato a proporre soluzioni innovative che permetterebbero al modellista di disegnare direttamente su un modello digitale tridimensionale della forma. Tali software gestiscono in modo automatico la spianatura dei disegni, promettendo così una potenziale riduzione dei tempi di progettazione. Questi strumenti, seppur diffusi nel mondo della calzatura tecnica e sportiva, faticano però a prender piede nel settore dell alta moda. Questa fase di progettazione viene seguita dalla realizzazione della tomaia, ovvero il taglio, la cucitura e l'incollaggio dei pezzi e degli accessori che la compongono. Figura III.4 Sottopiede. Contemporaneamente alla progettazione della tomaia può essere realizzato il prototipo del sottopiede. Tale operazione avviene in solettificio, anche se in alcuni casi il progetto proviene direttamente dal calzaturificio. Il filo forma viene rilevato dalla forma (usando nastro da modelleria) oppure dal suo modello digitalizzato (via software e con delle routine dedicate). Spianando la superficie così ottenuta vengono realizzati i disegni della dima e del sottopiede, il quale può quindi passare alla fase di produzione. 84

85 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare III.2.4. REALIZZAZIONE DEL TACCO Figura III.5 Prototipo di un tacco. Il modellista del tacco si basa sulle specifiche date dallo stilista e sulle dimensioni della forma (in alcuni casi lo stilista fornisce la forma sulla quale sono state montati la tomaia e il sottopiede) per creare un primo prototipo in resina. I parametri fondamentali per garantire un buon raccordo tra tacco e tomaia/sottopiede sono l altezza del tacco e il diametro della corona, mentre altri parametri come la sezione della base o le linee che determinano lo stile del tacco sono a discrezione dello stilista. Il prototipo viene ricavato da un blocco di resina asportando il materiale con mole e lame, nel mentre il modellista si confronta costantemente con lo stilista per ottenere la forma desiderata. Il prototipo del tacco viene poi digitalizzato e rielaborato al calcolatore. Va precisato che in alcune particolari situazioni lo stilista richiede solo alcune leggere modifiche a un tacco già prodotto, nel qual caso viene fatta solamente una rielaborazione al computer e non sono necessarie le lavorazioni meccaniche descritte precedentemente. Viene infine realizzato un secondo prototipo tramite fresatura a controllo numerico, il quale è dimensionalmente identico all eventuale prodotto di serie. Questo può essere montato sul prototipo della scarpa o usato per creare uno stampo in silicone, necessario per la realizzazione di piccole serie o per ottenere tacchi più resistenti. 85

86 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale III.2.5. REALIZZAZIONE DELLA SUOLA L ultimo componente da realizzare prima di assemblare il prototipo della scarpa è la suola, prodotta nel suolificio. Come nel caso del sottopiede, il contorno della suola viene ottenuto dalla forma, eventualmente aggiungendo qualche millimetro sui bordi per consentire la sagomatura del bordo, per lasciare spazio per le cuciture o per il guardolo. Scelto il materiale (cuoio o gomma), il colore e il tipo di lavorazione si procede con la realizzazione dei disegni CAD, della dima ed infine della suola stessa. III.2.6. ASSEMBLAGGIO DEL PROTOTIPO E DEFINIZIONE DEL CAMPIONARIO Alla realizzazione dei vari componente segue l'assemblaggio del prototipo. Durante questa operazione viene verificata la presenza di eventuali problematiche non previste in fase di progettazione. Viene poi effettuata una prova di vestibilità della scarpa finita ed infine vengono apportate tutte le correzioni ritenute necessarie. Alla fine della fase di realizzazione dei prototipi vengono individuati i modelli da inserire nel campionario. La collezione viene presentata nelle fiere di settore oppure, in alcuni casi, su internet, ed è seguita dalla raccolta degli ordini. Solo a questo punto si passa all'industrializzazione dei modelli venduti e alla produzione in serie. III.3. INDUSTRIALIZZAZIONE DEL PRODOTTO E PRODUZIONE IN SERIE III.3.1. SVILUPPO IN TAGLIE Solitamente il campionario comprende solo i modelli nella taglia base, 86

87 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare ovvero il 37 per le scarpe da donna. Per questo motivo una delle prime azioni compiute durante il processo di industrializzazione è lo sviluppo in taglie. Tale operazione si basa su regole di scalatura empiriche che fanno parte del know-how aziendale e che non sono generalmente le stesse per i vari componenti della calzatura. I parametri che solitamente vengono controllati sono: la larghezza della pianta la lunghezza del sottopiede la calzata Formificio: La produzione delle forma avviene lavorando un abbozzo in materiale polimerico ottenuto per iniezione, il quale è comune per forme di più famiglie e di varie taglie. La lavorazione viene eseguita con delle frese a controllo numerico, e lo sviluppo in taglie avviene direttamente a bordo macchina: dopo aver caricato il modello nella taglia base nel programma di controllo della fresa, l'operatore imposta dei coefficienti di scala opportuni per ottenere le dimensioni richieste. Solettificio e Suolificio: La scalatura viene effettuata separatamente sulla larghezza e sulla estensione longitudinale del sottopiede e della suola. Solitamente questa procedura viene eseguita al computer e resa automatica tramite delle macro, previa acquisizione del filo forma dal modello fisico o digitale della forma. Modelleria: Come nel caso di suola e sottopiede, anche i vari componenti della tomaia vengono scalati usando dei coefficienti opportuni. Anche in questo caso l'uso di macro dedicate può velocizzare significativamente la procedura 87

88 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale ed è di fatto molto diffuso nei reparti di modelleria. Segue poi la cosiddetta "cambratura", ovvero l'aggiunta dei margini di montaggio e dei riferimenti per la cucitura e l'incollaggio. Tacchificio: Lo sviluppo in taglie dei tacchi ha alcune particolarità che lo differenziano dagli altri componenti. Queste differenze sono dovute al processo di produzione, che nel caso dei tacchi avviene per iniezione di un materiale polimerico (ABS o poliestere) in uno stampo metallico. Dato il notevole peso del costo dello stampo sul costo unitario, generalmente si tende a ridurre il numero di stampi in due modi: simmetria del tacco: lo stesso componente viene usato sia per la scarpa destra che per quella sinistra raggruppamento delle taglie: lo stesso tacco viene usato per 2-3 taglie Inoltre alcuni parametri, come l'inclinazione della corona, vengono tenuti costanti su tutte le taglie per mantenere la compatibilità con le forme. Come per i formifici, anche nei tacchifici è molto diffuso l'uso di software CAD e di applicazioni dedicate allo sviluppo in taglie. Al fine di ottenere un prodotto di qualità è fondamentale che le dimensioni dei vari componenti siano compatibili anche dopo lo sviluppo in taglie. Alcuni fornitori, soprattutto formifici, hanno sviluppato degli standard aziendali per alcune dimensioni, come ad esempio l'inclinazione del tacco, il perimetro della corona o alcuni segmenti del filo forma. In assenza di suddetti standard la sincronia tra i fornitori può avvenire solo procedendo a tentativi, basandosi sull'esperienza oppure misurando i componenti già prodotti (e mettendo così in serie dei processi che potrebbero procedere in parallelo); tutto ciò ha delle ovvie ripercussioni sulla produttività. 88

89 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare III.3.2. PRODUZIONE E ASSEMBLAGGIO Il processo produttivo di una scarpa di alta moda, per come concepito nel distretto calzaturiero della Riviera del Brenta, è fortemente decentralizzato. Le sedi principali sono il calzaturificio e tutti i suoi fornitori, tra cui quelli già elencati, come il formificio, il solettificio, il suolificio e il tacchificio. Esiste però anche una larga fetta della produzione che avviene a domicilio, prevalentemente riguardante la lavorazione della tomaia e degli accessori. Formificio: Mentre i prototipi delle forme sono ottenuti tramite la lavorazione del legno, dal quale storicamente venivano anche ricavate le forme dedicate alla produzione, il materiale scelto oggigiorno per le grandi serie sono dei polimeri termoplastici, come ad esempio il HDPE. Il passaggio a quest ultima classe di materiali ha permesso di rendere più rapido il processo produttivo, di ridurre i costi (ad esempio tramite il recupero degli scarti di produzione) e, soprattutto, di ottenere delle forme più resistenti. Il polimero viene stoccato in forma granulare all interno di silos, e da questi viene portato alle presse ad iniezione. Il materiale può contenere una percentuale variabile di materiale riciclato, a seconda della qualità richiesta dal cliente. Tramite iniezione vengono ottenuti degli abbozzi, i quali hanno indicativamente la forma del prodotto finito, ma con molto sovramateriale. Ogni abbozzo è dedicato alla produzione di una vasta famiglia di forme, comprendente vari modelli e diverse taglie. Gli abbozzi vengono poi caricati su delle frese a controllo numerico, le quali eseguono prima una sgrossatura e poi un taglio fine. Alla fresatura segue il taglio a sega della forma e l inserimento degli snodi per facilitare lo smontaggio della tomaia. Le forme vengono poi predisposte per l'applicazione del lamierino, il quale è necessario per ribattere i chiodi durante il fissaggio 89

90 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale del sottopiede. Al fine di compensare lo spessore del lamierino viene apportato, manualmente con una mola, un gradino in corrispondenza della fine del famice. Il lamierino viene poi applicato tramite chiodatura e rullato per adattarlo alla curvatura della forma. Infine viene fatto il foro sulla parte posteriore della forma, viene inserita la bussola di protezione e viene stampata un etichetta indicante il codice della forma e la taglia. Solettificio: La produzione delle solette prevede la realizzazione e l'assemblaggio dei suoi vari componenti. Il sottopiede viene ritagliato con delle macchine da taglio a controllo numerico da dei fogli bimateriale. Un materiale molto utilizzato è la cellulosa (Texon ), oppure una combinazione di questa e e gomma. Allo stesso modo viene realizzato anche il forte, per il quale viene però usato un materiale più rigido, come la Sinterite (cartone pressato e irrobustito). Tra sottopiede e forte viene inserita una lamina in acciaio preformata, prodotta da terzi, la quale include anche un foro per il passaggio della vite di fissaggio del tacco. Prima di assemblare questi tre componenti, si applica una riduzione dello spessore del forte in corrispondenza della pianta. Di seguito il lamierino viene rivettato al forte, e viene eseguita una pressatura per conferire ai due componenti una curvatura iniziale. Infine si passa all'incollaggio del sottopiede. Per attivare la colla e per aumentare l'efficacia delle lavorazioni a seguire, la soletta viene riscaldata in un forno continuo a nastro. A questo segue una seconda piegatura eseguita con delle matrici dedicate in funzione dell'altezza tacco e della taglia (ogni matrice viene usata per più di una taglia). Il processo produttivo si conclude con delle lavorazioni finali sul bordo della suoletta, come la fresatura del forte e la stondatura dei fianchi, e con una pressatura finale per il mantenimento della curvatura. 90

91 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare Tacchificio: La maggior parte dei tacchi è prodotta per iniezione di ABS o polistirolo, sfruttando direttamente il prototipo per ottenere gli stampi. La parte più onerosa del processo produttivo, sia dal punto di vista dei tempi che per quanto riguarda i costi, è la realizzazione degli stampi, i quali generalmente vengono prodotti da ditte esterne e vengono ottenuti per fusione e/o lavorazione di alluminio. Generalmente vengono iniettati contemporaneamente due tacchi per pressa. Inoltre, nel caso dei tacchi a spillo, prima dell'iniezione viene inserita nello stampo un'anima metallica di rinforzo (spina), la quale serve anche per l'espulsione dei prodotti stampati nel ciclo precedente. All'iniezione segue il rivestimento del tacco in tessuto, pelle o altri materiali, la verniciatura oppure, in alcuni casi, delle lavorazioni più particolari, come l'immersione in un bagno galvanico. Per quanto riguarda la verniciatura, si può ricorrere alla tampografia per trasferire delle trame semplici sulla superficie del tacco, mentre per ottenere delle trame più complesse o delle imitazioni migliori di vari materiali, sono state sviluppate delle tecniche particolari per il trasferimento di immagini tramite l'applicazione di un film. Dato che il tacco ha una funzione strutturale, la qualità della produzione viene controllata estraendo dei campioni e verificando la correttezza dell'iniezione e la presenza di cavità. Inoltre i tacchi vengono sottoposti a dei test di resistenza, sollecitandoli ciclicamente in maniera da simulare l'impatto della scarpa con il suolo. Altre tipologie di tacco, specialmente i tacchi bassi e i tacchi per scarpe da uomo, possono essere prodotti utilizzando materiali e tecnologie diverse. Il cuoio è una delle principali alternative ai materiali polimerici. I tacchi in cuoi possono essere prodotti incollando degli strati di cuoio, oppure, per contenere i costi, possono essere ottenuti da un impasto di trucioli di cuoio (contenente anche materiale riciclato). 91

92 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Suolificio: Il materiale più diffuso per la produzione di suole nel settore dell'alta moda è il cuoio, seguito a distanza dalla gomma. La produzione delle suole in cuoio inizia con il taglio del pellame ricevuto dalla conceria. Il taglio può essere effettuato con delle macchine automatiche o con delle fustelle. Gli impianti più moderni sono dotati di un proiettore il quale permette di visualizzare i contorni delle suole sul pellame prima del taglio. In questo modo l'operatore può gestire nel modo più adeguato l'uso del cuoio, minimizzando gli scarti ed evitando le zone difettate. Gli scarti di produzione vengono recuperati e macinati, ottenendo così il materiale base per la produzione di tacchi. Si passa poi alla spianatura dello spessore, in modo da renderlo omogeneo lungo tutta la suola e conforme alla richiesta. A questo punto le suole vengono prese a paia, affacciate, inserite tra due dime e fresate lungo il bordo. La fresatura avviene su macchine automatiche e permette di rifinire il bordo, ottenendo il profilo desiderato. Il prossimo passo è la coloratura del lisse (bordino esterno), effettuata impaccando un gruppo di suole e spruzzando manualmente il colore, e l'applicazione del marchio della firma e della taglia. Vengono poi effettuate delle lavorazioni specifiche per il tipo di scarpa. Per le suole a coda viene tolto del materiale in corrispondenza del tacco tramite la scodettatura, in modo da assottigliare la suola nella zona interessata. A seconda delle indicazioni dello stilista, la suola viene spianata lateralmente per ridurre lo spessore dei bordi, cambrata e ripiegata per migliorare l'aderenza con la forma e per dare l'effetto estetico voluto. Qui termina il processo produttivo delle suole a fondo chiuso. Nel caso delle suole a fondo aperto devono essere applicati il tacco, generalmente un tacco basso in cuoio monoblocco o macinato, e il guardolo. Dopo l'incollatura i tacchi in cuoio vengono rifiniti, levigati e verniciati, al che segue 92

93 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare l'incollaggio del guardolo e l'applicazione del mastice (non ancora attivato) per l'incollaggio alla suoletta. Il mastice viene applicato anche alle suole in gomma, nel qual caso ha anche un ruolo protettivo dato che inibisce il rilascio di ossidi, i quali pregiudicherebbero l'incollaggio. Calzaturificio: Oltre al design e alla progettazione della scarpa e al coordinamento dei fornitori, al calzaturificio compete la produzione della tomaia e l'assemblaggio della scarpa. Anche se esistono delle aziende dedicate alla produzione delle tomaie, denominate tomaifici, nelle aziende visitate durante questo progetto la realizzazione della tomaia viene eseguita all'interno di un reparto dedicato del calzaturificio. I pezzi della tomaia vengono ritagliati dal pellame in maniera manuale o semi automatica. Solitamente i sistemi di taglio manuale prevedono l'uso di fustelle, che nella grande maggioranza dei casi sono di tipo oleodinamico. Uno strumento alternativo, e sempre più diffuso nei calzaturifici, sono le macchine da taglio a controllo numerico, le quali possono essere suddivise in macchine da taglio a lama o macchine da taglio d'energia (laser o getto d'acqua). Il vantaggio di questa tecnologia è la possibilità di integrarle in un sistema CAM, importando direttamente dalla modelleria i disegni CAD dei modelli da produrre. L'operatore ha il compito di piazzare i modelli da tagliare sulla pelle e di avviare la procedura di taglio, anche se alcune tecnologie permettono anche il piazzamento automatico (ma in ogni caso è comunque richiesta la supervisione dell'operatore). I pezzi della tomaia vengono poi trasferiti nel reparto di giunteria e orlatura, nel quale vengono eseguite le seguenti operazioni: - Equalizzatura o spaccatura: i pezzi della tomaia vengono portati a spessore desiderato e uniforme utilizzando delle spaccatrici. - Scarnitura: con una scarnitrice regolabile si assottigliano i bordi dei 93

94 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale pezzi della tomaia per permettere la successiva ripiegatura o aggiuntatura di diversi pezzi senza aumenti di spessore. - Assemblaggio fodera: si realizza con particolari macchine da cucire (aggiuntatrici) e con eventuale incollaggio di bordi e cuciture. - Spalmatura mastice: viene effettuata manualmente dalle orlatrici o preparatrici. - Ripiegatura: il contorno della tomaia in corrispondenza del collo della scarpa (bordo superiore) viene ripiegato e incollato, successivamente cucito con una ripiegatrice. - Bordatura: consiste nell applicazione di una striscia di pelle sul contorno superiore della tomaia mediante incollatura e cucitura a mano e/o a macchina (bordatrice). - Cucitura della tomaia: la tomaia precedentemente assemblata viene cucita ed in alcuni punti incollata. - Applicazione nastrino: un nastro di tela della larghezza di 1-2 cm viene incollato all interno della tomaia sulle giunture per rinforzarle, soprattutto sulla giuntura posteriore. Un altro tipo di nastrino, della larghezza di 0,3-0,4 cm, viene posto all interno della ripiegatura. - Applicazione occhielli: con occhiellatrice vengono applicate alle tomaie degli occhielli. - Incollaggio della fodera sulle tomaie, cucitura della fodera sulla tomaia: effettuata lungo i bordi (messa in fodera) con collante o con macchine da cucire. Terminata la produzione dei singoli componenti, si passa al montaggio della scarpa. Le operazioni si svolgono lungo la manovia, un insieme di stazioni poste in maniera sequenziale a formare un circuito ovale. I collegamenti tra le varie stazioni di lavoro avvengo tramite una giostra centrale che provvede al trasporto dei semilavorati da una stazione ad un altra 94

95 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare tramite dei cestelli in cui viene riposto, in genere, l occorrente per il montaggio di due paia di scarpe. Il ciclo della lavorazione si conclude dopo che ogni carrello ha completato il giro. L avanzamento dei carrelli è manuale nei piccoli calzaturifici, automatico nei medi e nei grandi. Nel caso di sistema di avanzamento automatico i cestelli sono trasportati a velocità costante tramite un sistema a catene. Le giostre generalmente sono suddivise su più livelli (più guide poste in parallelo) e ad ogni livello è attribuita una priorità di lavorazione: questo per gestire meglio le urgenze della produzione, come il montaggio di pochi campioni per campionari o sfilate. E' di frequente osservazione la presenza di lavoratori che non hanno una mansione fissa ma che sostituiscono o sopperiscono le esigenze produttive del momento ( jolly ). La tipologia di stazioni presenti nella manovia è, in sostanza, standard per tutti i calzaturifici, variazioni si hanno per lo più nel numero di macchine predisposte per una singola fase del montaggio. Si elencano qui di seguito le principali fasi di lavorazione che si possono incontrare lungo la manovia di un calzaturificio: - Applicazione sottopiede o soletta alla forma: avviene mediante inchiodatura con tre oppure cinque chiodi che verranno tolti in una fase successiva. A volte si esegue la rifilatura del sottopiede quando non è stata eseguita nella fase di taglio. - Applicazione del puntale tra tomaia e fodera, per rendere più resistente la parte anteriore della calzatura. Il puntale è costituito da tessuto impregnato da resina cellulosica oppure costituito da resina termoindurente. - Inserimento dello sperone (o contrafforte o tallonetta): lo sperone, costituito da cuoio o da un succedaneo del cuoio, viene applicato 95

96 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale manualmente tra fodera e tomaia (parte posteriore), incollato mediante mastici o vinavil; in altri casi, utilizzando collante al termoplastico, è sufficiente una riattivazione a caldo. - Una volta preparata, la tomaia viene montata sulla forma. - Premonta/Monta: tipicamente viene montato prima il davanti, punta e fianchi della scarpa, quindi la parte posteriore utilizzando soprattutto la macchina definita premonta/monta. - Montafianchi/Montaboetta: montaggio dei fianchi della tomaia sul sottopiede mediante iniezione di termoplastico e/o mediante chiodatura. L operatore tiene la scarpa con due mani e inserisce i bordi della tomaia su una pinza. Il comando di chiusura della pinza e il consenso per la spalmatura del termoplastico o la chiodatura avviene premendo un pedale. L operazione può anche essere fatta completamente in modo manuale tramite l utilizzo di pinze e martello - Monta Boettatura: montaggio della parte di tomaia corrispondente al tallone - Boettatura: montaggio della parte di tomaia corrispondente al tallone - Levachiodi: rimozione dei chiodi inseriti per fissare il sottopiede o soletta alla forma - Ribattitura: ribattitura dei chiodi fissati nelle fasi precedenti fatta tramite una macchina a rulli che ribatte eventuali pieghe della tomaia nella zona del calcagno e spiana la superficie inferiore della scarpa; - Tracciatura suole: tracciatura sulla tomaia del bordo della suola, questo segno verrà preso come riferimento per la successiva operazione di cardatura - Cardatura: asportazione dello strato superficiale della parte di tomaia ripiegata sotto la soletta e a questa fissata, al fine di realizzare una superficie ruvida su cui permettere una migliore presa dei collanti e 96

97 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare ridurre l eventuale spessore eccessivo. - Spalmatura collante fondo suola: distribuzione della colla sul fondo della scarpa montata - Attivazione del collante facendo passare le scarpe in un forno continuo - Pressatura: applicazione della suola, previamente raspata e incollata, mediante pressatura effettuata tramite uno stampo elastico, opportunamente gonfiato con aria compressa o con acqua. - Applicazione tacchi (con colla o chiodi) - Sformatura: rimozione della scarpa montata dalla forma L'ultima fase del ciclo produttivo, che viene eseguita all'esterno della manovia, consiste nella rifinitura della calzatura da un punto di vista puramente estetico, e viene denominata finissaggio. A seconda del modello e della tipologia di scarpa, vengono eseguite tutte o solo alcune delle seguenti operazioni: - Coloritura bordi suole e tacco: applicazione di vernici realizzata a mano o con pistola a spruzzo, indicata anche come operazione di messa in colore della scarpa - Pomiciatura della suola: leggera raspatura della suola allo scopo di facilitare l adesione del colore e migliorare quindi la qualità del prodotto - Coloritura suola: operazione realizzata attraverso l applicazione manuale di cere naturali - Lucidatura suola: operazione di finitura della suola realizzata mediante macchine a spazzole rotanti - Pulitura e lavatura della scarpa: tale operazione viene effettuata manualmente utilizzando spugne o pezze di stoffa imbevute di solventi, benzina o acqua passati sulla superficie della scarpa 97

98 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale - Applicazione del sottopiede di pulizia: il sottopiede di pulizia, già timbrato, viene cosparso di collante e inserito all interno della scarpa. In alcuni casi i sottopiedi di pulizia sono autoadesivi (o resi tali tramite appositi macchinari) - Apprettatura: è un operazione realizzata impiegando vernicetta o appretto che può essere spalmato a mano con l impiego di pennellini - Lucidatura scarpa: operazione di spalmatura del lucido che può essere effettuata in alternativa alla apprettatura - Stiratura della scarpa: in tale fase si utilizzano ferri da stiro per distendere la pelle sulla superficie della scarpa. Talvolta per raggiungere lo stesso obiettivo, si utilizzano becchi bunsen, detti lumette, sulla cui fiamma libera viene rapidamente fatta passare la scarpa stessa Ultimata la lavorazione della calzatura, si passa alla fase di inscatolamento, immagazzinamento e carico per la successiva commercializzazione. L'operazione di confezionamento consiste nel riporre la coppia di calzature in scatole apposite, rese disponibili da ditte fornitrici prescelte; la qualità del prodotto confezionato determinerà naturalmente il livello di qualità del confezionamento. Avvenuto il confezionamento, le scatole assemblate vengono riposte in aree magazzino, il più delle volte ricavate tra i reparti di produzione e sommariamente organizzate. 98

99 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare III.4. STATO DELL ARTE DELLE TECNOLOGIE CAD PER LA PROGETTAZIONE E INDUSTRIALIZZAZIONE DEGLI ELEMENTI DELLA CALZATURA Negli ultimi decenni le tecnologie CAD si sono rapidamente diffuse nella maggior parte dei settori industriali e il mondo della calzatura non è un'eccezione. In questo ambito, i principali utenti sono le case produttrici di scarpe tecniche, sportive e i brand con grandi volumi di produzione, mentre il settore della calzatura di alta moda si affida ancora principalmente ad operazioni di natura artigianale eseguite manualmente. Nonostante ciò, anche in questo settore le tecnologie CAD trovano molte applicazioni, distinguendosi tra le applicazioni disponibili per i calzaturifici e quelle disponibili per i produttori di parti e componenti. I sistemi CAD sviluppati per i calzaturifici sono suddivisibili in software bidimensionali e tridimensionali. Le principali funzionalità dei software tridimensionali disponibili per calzaturifici sono le seguenti: acquisizione attraverso digitalizzatori di forme, componenti e linee tridimensionali; riproduzione in forma realistica di linee, colori e materiali dei modelli di calzature; ricavo della camicia in piano dei modelli tridimensionali. Dall'altra parte, i software bidimensionali offrono le seguenti possibilità: acquisizione attraverso digitalizzatori delle linee delle camice dei modelli in piano; realizzazione delle parti di tomaia e fodera; sviluppo in taglie delle parti di tomaia e fodera; taglio su cartoncino o cartone fibrato delle parti di tomaia e fodera sviluppate; 99

100 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale taglio sulla pelle delle parti di tomaia e fodera sviluppate. La maggior parte dei calzaturifici nel settore dell'alta moda utilizza solo i sistemi bidimensionali, mentre le potenzialità dei software tridimensionali vengono sfruttate principalmente per il design delle forme e dei tacchi. I sistemi sviluppati per i produttori di parti e componenti si differenziano a seconda dell elemento da produrre. I sistemi utilizzati dai formifici, finalizzati alla produzione ed al controllo numerico delle forme, consentono le seguenti funzionalità: digitalizzazione delle forme tridimensionali; interventi di modifica della forma; sviluppo in taglie della forma; realizzazione attraverso torni a controllo numerico di forme. I sistemi utilizzati dai tacchifici e dai suolifici (gomma) sono finalizzati alla prototipazione dei tacchi e delle suole, alla realizzazione degli stampi per l iniezione o lo stampaggio ed hanno le seguenti funzionalità: digitalizzazione di tacchi e suole; digitalizzazione di linee bidimensionali; progettazione di tacchi, di suole e di stampi; sviluppo in taglie; prototipazione attraverso frese a controllo numerico o sistemi di stereolitografia. I sistemi utilizzati dai suolifici (cuoio) sono finalizzati alla produzione con sistemi a controllo numerico delle suole. Essi hanno le seguenti funzionalità: digitalizzazione di linee bidimensionali; interventi di modifica sulle linee; 100

101 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare sviluppo in taglie delle sagome; taglio automatico del cuoio. In sintesi i sistemi attualmente presenti nel mercato si distinguono in due tipologie: le soluzioni adottate dai calzaturifici: hanno l obiettivo di sviluppare la tomaia e la fodera dei modelli di calzature e forniscono moduli opzionali per lo sviluppo di forme, tacchi e suole. Tali soluzioni sono spesso di tipo proprietario e sono quindi legati all'acquisto di macchinari abbinati, hanno un costo elevato e non si integrano nella progettazione delle forme, dei tacchi e delle suole. Le soluzioni adottate dai fornitori, come formifici, tacchifici e suolifici. Queste sono a loro volta di due tipi: quelle proprietarie predisposte dai produttori che sono passati dalle macchine elettromeccaniche e pneumatiche a quelle a controllo numerico, e quelle derivate da adattamenti dei software CAD prodotti per il settore metalmeccanico; tali prodotti sono complessi e sovradimensionati rispetto alle esigenze del settore. Dal punto di vista della tipologia di software, le tecnologie CAD usate per la progettazione di calzature sono suddivisibili in tre categorie: Modellatori (solitamente di superficie) per uso generico, eventualmente personalizzati tramite plugin e macro. Software dedicati a un'operazione specifica o alla progettazione di un componente specifico. Pacchetti software (suite) pensati per coprire ogni fase della progettazione della scarpa e di tutti i componenti, dal design all'industrializzazione. Tra le tre, l'ultima categoria è quella più giovane ma anche più 101

102 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale promettente, dato che, come verrà descritto a breve, permette una migliore collaborazione tra tutti gli elementi della catena di produzione e un maggiore controllo sull'intero processo. Verranno ora descritti alcuni dei software diffusi nel settore calzaturiero, molti dei quali vengono anche usati per la progettazione di scarpe di alta moda. III.4.1. RHINOCEROS Rhinoceros, sviluppato da Robert McNeil & Associates, è un software di modellazione di superfici, principalmente mirato al design industriale, all'architettura, alla prototipazione rapida, il reverse engineering, al design nel campo dell'industria automobilistica e della gioielleria e ad altre applicazioni CAD/CAM. Come la maggior parte dei modellatori di superfici, anche Rhinoceros (chiamato anche Rhino) è basato sulla manipolazione di superfici NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline), le quali riescono a riprodurre fedelmente una grande famiglia di geometrie, lasciando al designer molta libertà nella modellazione. Figura III.6 Schermata del software Rhinoceros. 102

103 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare I vantaggi offerti da Rhinoceros sono: Facilità di apprendimento Costo d'acquisto relativamente basso Elevata flessibilità e multidisciplinarità Possibilità di esportare i file nella maggior parte dei formati utilizzati Possibilità di espandere le capacità del software tramite la compilazione di plug-in e macro. Il software dispone infatti di un linguaggio di scripting simile al Visual Basic, e gli sviluppatori hanno a disposizione un SDK dedicata. Grande numero di plug-in già disponibili sul mercato Questi ultimi due punti sono probabilmente i più importanti, dato che permettono di adattare il software alle esigenze del disegnatore. Una conoscenza di base del linguaggio di scripting permette infatti di compilare macro capaci di velocizzare notevolmente il lavoro del disegnatore, ad esempio raggruppando una serie di operazioni eseguite frequentemente in un unico comando. D'altra parte, la presenza di plug-in permette in primo luogo di espandere le potenzialità del software, ed in secondo luogo di sfruttare il programma come base per creare degli strumenti dedicati a un compito specifico, come può essere la progettazione di una calzatura. La stessa casa madre offre quattro moduli di espansione: Flamingo, Penguin, Bongo e Brazil, dedicati al rendering (più o meno sofisticati in funzione del plug-in) e all'animazione. Tali plug-in sono potenzialmente interessanti anche per il settore calzaturiero, soprattutto per il marketing, dato che permettono di ottenere un'immagine foto realistica della scarpa prima che questa venga effettivamente prodotta. Altri plug-in interessanti per la progettazione di scarpe sono descritti nel seguito. 103

104 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Expander Expander, realizzato dalla ShipConstructor, è un plug-in dedicato alla messa in piano di superfici a singola e doppia curvatura. Inizialmente sviluppato per il settore navale e per la messa in tavola di lamiere, ma è stato successivamente adattato anche alla produzione di scarpe, rivestimenti, abbigliamento e aeroplani. Tramite questo plug-in è possibile disegnare la tomaia direttamente sul modello tridimensionale della forma (precedentemente digitalizzato o fornito dal formificio) e spianare successivamente le superfici, ottenendo così i disegni per la produzione. La difficoltà in questa operazione sta nello spianamento di superfici a curvatura multipla. Infatti, mentre le superfici a singola curvatura possono essere spianate senza essere deformate, un qualche grado di deformazione è necessario per spianare una superficie a doppia curvatura, come può essere quella che descrive una forma da scarpa. Il modulo Expander permette di monitorare la deformazione richiesta per la spianatura della tomaia (vedi Fig. III.7) e consente eventualmente di suddividere le regioni maggiormente deformate in più superfici. Un'altra possibilità offerta dal software è la mappatura di curve definite sulla superficie, dal 3D al 2D. Questo permette al disegnatore di definire le linee di stile direttamente sul modello tridimensionale, e poi ritrovarle sulla superficie spianata. Infine, i risultati ottenuti con questo plug-in possono essere esportati in svariati formati, tra cui anche quelli più diffusi per le macchine da taglio a controllo numerico. 104

105 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare Figura III.7 Rhinoceros con il modulo Expander. Shot Al contrario di Expander, Shot è stato espressamente creato per la progettazione di calzature, e in maniera specifica per il disegno delle suole. Infatti il plug-in permette di ottenere la geometria della suola tramite la scansione del disegno oppure direttamente dalla spianatura della forma, e di operare poi sul contorno della suola in forma vettoriale. Le principali opzioni disponibili sono: Scansione e manipolazione delle geometrie Dopo l'acquisizione della geometria, le linee e curve ottenute dallo scanner possono essere rielaborate e vettorizzate, rendendo possibile l'unione di più curve, la creazione di spigoli e di offset parziali e variabili. Il software crea inoltre anche automaticamente curve intermedie e gli assi della suola. Scalatura e sviluppo in taglie Il software permette la gestione di regole di scalatura imponibili dall'utente, tramite le quali è poi possibile scalare le suole in maniera automatica. Sono supportate sia delle quote assolute, specifiche per ogni taglia, che degli incrementi relativi 105

106 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale da una taglia alla prossima. Nesting manuale o automatico Il nesting manuale viene effettuato ruotando e traslando le suole sull'area di taglio, ed eventualmente è possibile operare contemporaneamente su più di una suola. Inoltre il software gestisce il nesting automatico, ottimizzando l'uso del materiale e massimizzando il numero di suole tagliate. Inoltre è possibile specificare il numero minimo e massimo di oggetti tagliati, il numero di copie da specchiare, la priorità di ogni modello, zone difettate del pellame, la direzione principale del nesting, la distanza minima tra due profili e la distanza da mantenere dal bordo. Esportazione dei file per elaborazioni successive e per il CAM Il software permette l'esportazione dei risultati in formato Rhino (3DM) o direttamente su un file CAM, generando anche i programmi CNC. Figura III.8 Rhinoceros con il modulo Shot. 106

107 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare III.4.2. DELCAM POWERSHAPE PowerSHAPE, ideato dalla compagnia produttrice di software CAD/CAM Delcam, è un modellatore CAD 3D originariamente pensato come modellatore di superfici. Dalla versione 2010 contiene però, oltre al kernel per la modellazione di superfici proprietario di Delcam, anche il kernel per la modellazione soldia Parasolid (usato da molti dei più diffusi software di modellazione solida). I due kernel funzionano in parallelo, e questo permette di combinare senza compromessi i vantaggi dei modellatori di superfici con quelli dei modellatori solidi. Oltre a questi due approcci, PowerSHAPE permette anche di lavorare direttamente sui triangoli di mesh provenienti da file in formato STL oppure ottenute da digitalizzatori 3D. Quest'ultima funzione è particolarmente utile per operazioni di reverse engineering oppure per dare la massima libertà nel modificare solidi o superfici. L'insieme di queste tre possibilità di modellazione viene chiamata dal pubblicizzata dal produttore come Total Modelling, intendendo la combinazione integrata delle tre tipologie di modellazione, la quale permette di eliminare le limitazioni di ognuna delle tre opzioni prese singolarmente. Figura III.9 Una schermata di PowerSHAPE. 107

108 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Oltre alla modellazione, PowerSHAPE offre anche la possibilità di aggiungere texture e feature di stile, l'embossing di texture, il morphing di modelli, la creazione di assemblati a partire da varie parti, e permette di eseguire dei rendering per ottenere delle immagini foto realistiche degli oggetti disegnati. III.4.3. SOLIDTHINKING solidthinking, un prodotto della compagnia Altair, è un modellatore 3D di superfici NURBS. Il prodotto è pensato per il design industriale, ed offre la possibilità di eseguire il rendering in tempo reale, in modo da offrire al designer una migliore percezione del prodotto finale. Al contrario di altri modellatori di superfici, solidthinking permette la progettazione parametrica. Il modello quindi si aggiorna automaticamente quando viene modificata una quota o un altro parametro. Inoltre è possibile visualizzare e modificare i singoli passaggi eseguiti per ottenere il modello tramite il ConstructionTree. Figura III.10 solidthinking. 108

109 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare Oltre alla modellazione, solidthinking offre anche delle funzionalità di reverse engineering, ovvero il fitting di nuvole di punti tramite superfici e l'estrazione di punti da una superficie, l'estrazione di curve da una nuvola di punti e l'interfacciamento diretto con alcuni digitalizzatori di grande diffusione come lo scanner Minolta Vivid 3D e il digitalizzatore MicroScribe- 3D. Infine il software propone anche un nuovo sistema per fare la sintesi di forme e strutture tramite morfogenesi. Questo sistema replica la modalità con cui avviene la crescita biologica per come vista in natura, ottimizzando il prodotto in funzione dei vincoli imposti dal designer e dalle forze agenti sull'oggetto. III.4.4. MAMECCCAD Figura III.11 MaMeccCad. MaMeccCad, sviluppato dalla ditta MA-MECC, è un prodotto CAD/CAM 2D specializzato nella progettazione di suole. Al contrario dei 109

110 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale software presentati precedentemente, i quali sono di tipo generico, questo prodotto mira ad ottenere la massima semplicità d'uso ed ad ottimizzare la produttività per il compito per il quale è stato pensato. Sono quindi disponibili molti comandi specifici per la progettazione di suole, i quali permettono al progettista di ottenere il risultato voluto senza eseguire delle procedure spesso complesse richieste da un CAD generico. Questi comandi sono stati sviluppati tenendo conto delle esigenze dei suolifici, e possono essere riassunti nel modo seguente: Acquisizione e vettorializzazione automatica di profili ottenuti da uno scanner Modifica e rifinitura dei profili Sviluppo in taglie automatico Raggruppamento di tacchi e codette Realizzazione automatica dei percorsi di scavatura Database per le fustelle Nesting automatico Realizzazione delle dime Funzioni di centratura automatica per la realizzazione di macchine a controllo numerico Programmazione di linee di rifinitura e timbratura III.4.5. NEWLAST La ditta Newlast, specializzata nelle macchine per la produzione di forme da scarpa, offre un pacchetto software composto di tre moduli, rispettivamente dedicati alla progettazione di forme, di dime e di tacchi. Questi prodotti sono facilmente interfacciabili con le frese, macchine da taglio 110

111 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare e digitalizzatori offerti da Newlast, formando così un pacchetto CAM completo. EASYLAST3D CAD/CAM Questo modulo è dedicato alla progettazione, modifica e industrializzazione delle forme. Il software offre le seguenti funzioni: Innesto di una punta con un tronco di una forma diversa o di un tronchetto con una forma. Questo avviene selezionando le due forme e posizionando l'innesto specificando la zona di taglio e la zona di raccordo. Le rimanenti operazioni vengono gestite automaticamente dal software Suddivisione della forma in tre superfici NURBS: sottopiede, camicia sinistra e destra. Sviluppo di dime Sviluppo del sottopiede direttamente dal modello tridimensionale, con possibilità di controllare lo sviluppo in 2D. Possibilità di sviluppare i tacchi in maniera coordinata su tre forme diverse, mantenendo lo stesso tacco per più forme. Controllo su punta, tallone e tronchetto, con possibilità di mantenerli costanti per diversi modelli di forma Adattamento della forma a una suola già esistente Applicazione/Rimozione della cimosa. L'applicazione serve per l'industrializzazione e la generazione del percorso dei macchinari a controllo numerico, la rimozione per il reverseengineering. 111

112 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Database dei modelli Figura III.12 EASYLAST3D. EASYCUT2D CAD/CAM EASYCUT2D è un modulo dedicato allo sviluppo di dime, permettendo di importarle, elaborarle e di svilupparle. Le dime possono essere importate da file CAD in vari formati, da uno scanner oppure direttamente da EASYLAST3D. Il profilo della dima viene calcolato in maniera automatica, senza la necessità di tracciarlo a mano. I profili possono poi essere modificati e sviluppati in taglie. Lo sviluppo in taglie può essere personalizzato liberamente, ad esempio mantenendo lo stesso tallone per vari modelli e per varie taglie, tenendo costante una parte della dima durante lo sviluppo dello stesso modello, oppure tenendo costante una distanza tra due punti sulla dima. 112

113 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare Figura III.13 EASYCUT2D. Il modulo ha anche delle funzioni dedicate alla progettazione dei lamierini, dedicate all'inserimento di fori, al disegno delle linee di riferimento per il taglio e allo sviluppo del lamierino con scale predefinite e con una gestione completa di asole, fori e di altre entità. EASYHEEL3D CAD/CAM Il terzo modulo, chiamato EASYHEEL3D, è interamente dedicato alla progettazione dei tacchi. Il modulo è completamente integrato in EASYLAST3D, il che permette l'importazione diretta di tutti i profili ricavabili dalla forma. Inoltre i profili possono anche essere ottenuti dalla dima, tramite uno scanner oppure possono essere rilevati con il digitalizzatore Microscribe da un prototipo del tacco. Il software da al designer gli strumenti per creare tacchi composti da 3 o 4 superfici, simmetrici o anche asimmetrici. Oltre ai tacchi è gestita anche la progettazione delle zeppe. Lo sviluppo in taglie può essere personalizzato dal progettista, e si possono applicare sia incrementi costanti che incrementi variabili da numero a numero. Infine nel 113

114 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale programma è integrato un database per la gestione e la ricerca dei modelli. Figura III.14 EASYHEEL3D. III.4.6. ROMANS CAD Romans CAD è un pacchetto di software CAD sviluppato espressamente per la progettazione della scarpa e dei suoi componenti. Il software si propone come soluzione per coprire ogni fase della progettazione, dallo schizzo, all'ingegnerizzazione fino all'esportazione dei file in formato compatibile con i macchinari a controllo numerico. Ognuno dei moduli che compongono il software è dedicato a una o più fasi della progettazione, e l'integrazione tra i vari moduli permette di controllare in maniera ottimale il prodotto finale. Ad esempio una modifica apportata alla forma può essere facilmente riportata sui componenti che sono stati progettati in base alla forma stessa, evitando il laborioso processo di riprogettazione. Le soluzioni proposte da Romans CAD sono di cinque tipi: Progettazione 3D della forma 114

115 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare Design tridimensionale della scarpa CAD 2D Soluzioni per il taglio Gestione dei dati di prodotto (PDM) RCS 3D LAST 3D Last è il modulo dedicato alla progettazione e alla modifica di forme. L'intera progettazione avviene in 3D, è completamente parametrica e può partire da uno schizzo bidimensionale oppure da una forma digitalizzata. Di fatto il software, non essendo legato a una casa produttrice di macchinari, è compatibile con tutti i digitalizzatori sul mercato. Le modifiche alla forma possono avvenire intervenendo sulla superficie della forma oppure modificando le linee di controllo della forma stessa. Inoltre il progettista può controllare l'estensione della zona sulla quale intervenire e può quindi apportare delle modifiche locali. Figura III.15 RCS 3D Last. 115

116 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Oltre all'acquisizione di forme tramite digitalizzatore tramite l'estensione RCS Scan Line, il software gestisce anche lo sviluppo in taglie tramite l'estensione RCS Grade. Il progettista può personalizzare a piacere le regole di sviluppo, coordinando anche varie zone della scarpa (ad esempio il tacco). RCS 3D SKETCH 3D Sketch è pensato per gli stilisti e permette di creare un prototipo digitale della scarpa. Il disegno avviene completamente in un ambiente 3D, nel quale il designer può fare il suo schizzo direttamente sul modello tridimensionale della forma. Una funzione interessante è l'interfacciamento avanzato con tavolette grafiche, specialmente con i modelli con schermo integrato. Lo stilista può così usare una penna per disegnare sul prototipo virtuale tridimensionale, scegliendo direttamente colori e materiali e influenzando direttamente il processo produttivo. Il software supporta anche delle metodologie più tradizionali, permettendo allo stilista di disegnare lo schizzo su carta, di digitalizzarlo e di proiettarlo poi sulla forma. RCS 2D RCS 2D è un CAD bidimensionale pensato per la modifica di profili e per proseguire il processo di progettazione iniziato in 3D. Il software offre una serie di funzioni dedicate al settore calzaturiero, e permette inoltre al progettista di integrare il know-how aziendale (ad esempio tramite delle funzioni personalizzate) e di condividerlo con tutti i collaboratori. 116

117 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare Figura III.16 RCS 2D. RCS SL RCS SL è un modulo per il calcolo del consumo di materiale. Il software si interfaccia direttamente con i sistemi CAD di Romans Cad e calcola la quantità di materiale necessaria per la realizzazione di un determinato modello di scarpa. In un secondo step l'utente può associare a ogni materiale un costo unitario ed ottenere quindi una prima stima del costo della scarpa. Figura III.17 RCS SL. 117

118 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale RCS LUMIÈRE Lumière è il software per la pianificazione del taglio. Il software ha varie funzionalità, tra cui il nesting interattivo e modulare, il nesting in linea oppure fuori linea, la scansione delle pelli e la selezione di aree di diversa qualità, la marcatura dei difetti ed il nesting di pezzi in funzione della direzione del pelo. L'identificazione (da parte dell'operatore) delle zone di diversa qualità è una funzionalità particolarmente interessante, dato che permette al software di posizionare ed orientare le varie parti della tomaia in funzione della qualità richiesta dal designer. RCS DM Questo ultimo prodotto è un software di data management (PDM) il quale si integra nativamente in tutti i moduli elencati precedentemente. Il software permette di organizzare e monitorare l'intero processo di progettazione, di visualizzare i dettagli di un specifico modello, i suoi componenti, i materiali usati e l'avanzamento dell'intero progetto. Tutti i disegni dei componenti possono essere salvati nel database, e sono immediatamente accessibili a tutti i collaboratori. Inoltre il database può essere condiviso tra più aziende, e quindi anche con i fornitori. Questo facilita notevolmente la collaborazione tra calzaturificio e fornitori, consentendo uno scambio di dati intuitivo e rapido. Infine il software è in grado di generare report, distinte base e di calcolare il costo del prodotto, e permette di sviluppare, contemporaneamente o sequenzialmente, diverse versioni dello stesso modello. III.4.7. SHOEMASTER Shoemaster, sviluppato dalla ditta inglese CSM3D, è un sistema integrato CAD/CAM 3D di progettazione di calzature. Il software offre le seguenti funzioni: 118

119 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare Design tridimensionale della calzatura Modellazione della forma Ingegnerizzazione del modello Calcolo dei consumi di materiale Progettazione di suole e tacchi PDM Shoemaster Creative Questo software è pensato per il design della calzatura ed è indirizzato direttamente agli stilisti. Il processo avviene interamente in 3D, dando quindi allo stilista una percezione immediata del prodotto finale. Il software è in grado di convertire uno schizzo fatto a mano in un oggetto tridimensionale, oppure offre la possibilità di disegnare direttamente sul modello 3D usando una tavoletta grafica. Lo stilista può applicare trame, materiali ed accessori. Dal modello risultante si possono ottenere dei rendering foto realistici, e si possono esportare i dati necessari per la fase di ingegnerizzazione. Figura III.18 Shoemaster Creative. 119

120 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Shoemaster Forma Forma si propone di sostituire tutte le operazioni manuali di modellazione della forma, offrendo un sistema CAD 3D analogo a Newlast Easylast (con il quale Shoemaster è completamente compatibile). Le funzioni principali sono: Mantenimento del filo forma durante la modifica Taglia ed incolla tra due forme Modifica della forma intervenendo su dei profili Controllo e modifica di punta e tacco Sviluppo in taglie personalizzabile Importazione di file STL (provenienti ad esempio da digitalizzatori) Esportazione dei risultati per la produzione su una vasta gamma di macchine a controllo numerico Figura III.19 Shoemaster Forma. 120

121 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare Shoemaster Custom Shoemaster Custom è un software dedicato alla personalizzazione delle forme in base al volume effettivamente occupato dal piede. Figura III.20 Shoemaster Custom. All utente vengono forniti degli strumenti avanzati per la misurazione della forma. È quindi possibile misurare in automatico delle sezioni standard, oppure effettuare delle misure personalizzate. Inoltre è possibile confrontare in contemporanea la forma da scarpa e il volume tridimensionale del piede, proveniente ad esempio da una digitalizzazione 3D. Le potenzialità del software vanno oltre la misura, permettendo all utente di modificare la forma in funzione della sagoma del piede. Specificando le sezioni interessate si può adattare la forma al piede, oppure si può aggiungere del materiale alla forma in maniera automatica. La forma risultante può poi essere esportata verso altri pacchetti software per continuare la progettazione della scarpa. 121

122 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Shoemaster Esprite, Classic e Power Questi tre software sono delle soluzioni CAD CAM per il modellista indipendenti, che offrono però funzionalità diverse. Shoemaster Esprite è un software puramente 2D per lo sviluppo dei modelli, di impostazione molto semplificata e mirata alla produttività. Il software permette di creare, importare e modificare dei profili, e in seguito di svilupparli in taglie. I profili possono essere importati tramite digitalizzazione oppure da un altro software CAD. Shoemaster Classic offre delle funzionalità più avanzate, restando però nel campo bidimensionale. Il sistema permette di operare sulla camicia completa, garantendo quindi una maggiore accuratezza rispetto a Esprite, soprattutto nella fase di sviluppo in taglie. L'organizzazione del processo di progettazione prende spunto dalle operazioni tradizionalmente fatte a mano dal modellista, simulando quindi dei procedimenti manuali come la cambratura, la costruzione di mocassini e l'aggiunta dei margini di montaggio. Figura III.21 Shoemaster Classic. Shoemaster Power include tutte le funzionalità di Esprite e Classic, 122

123 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare aggiungendo però anche la possibilità di progettare in 3 dimensioni. I modelli possono comunque essere ingegnerizzati in 2D, ma a seconda delle preferenze del progettista il processo può anche avvenire in 3D. È possibile visualizzare sulla stessa schermata sia il modello tridimensionale, con le linee di stile, che la versione spianata in 2D. Inoltre è possibile visualizzare lo stesso modello in tutte le sue taglie, senza limitare la progettazione alla taglia base. Figura III.22 Shoemaster Power. APAII Il software APAII permette di calcolare il consumo di materiali, sia per quanto riguarda la pelle che per il sintetico. Si può calcolare il consumo per l'intero modello, per le singole parti o per sottoinsiemi di parti. Inoltre si può gestire il magazzino materiali, collegando direttamente i modelli con i rispettivi materiali, e visualizzando quindi le rimanenze e/o le quantità da ordinare. Sole Design Sole Design è un software dedicato alla progettazione delle suole in 123

124 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale gomma e dei relativi stampi. Il programma è completamente in 3D e comprende un modellatore solido e uno di superfici. Il software è parametrico e permette di gestire la storia delle modifiche tramite un history tree. Il risultato della progettazione può essere utilizzato per la realizzazione degli stampi oppure per generare dei rendering. Figura III.23 Sole Design. ThinkHeels Questo software è pensato specificamente per la modellazione e la prototipazione di tacchi, e per la progettazione degli stampi. A partire da un disegno bidimensionale, da un tacco standard presente in libreria oppure dal modello della forma, il progettista può realizzare il modello tridimensionale del tacco o l'adattamento di un modello esistente a un'altra forma. Il risultato può essere usato per realizzare gli stampi, per ottenere dei rendering oppure può essere importato in Shoemaster Creative. 124

125 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare Figura III.24 ThinkHeels. Shoemaster PDM Questo software nasce per gestire I dati generati dai programmi CAD di ingegnerizzazione del modello e di design, così come da APAII, e offre varie funzionalità per il controllo della produzione e dei costi. Vengono gestite tutte le informazioni relative alla produzione, come i cicli di lavorazione, i macchinari, le risorse umane e i tempi e i costi di produzione. III.4.8. DELCAM CRISPIN Crispin, realizzato da Delcam, è un insieme di software pensati per la progettazione di calzature. Le singole soluzioni software coprono ogni fase della progettazione, dal design della scarpa, alla progettazione della forma, fino all'ingegnerizzazione e all'organizzazione della produzione. ShoeMaker e ShoeMaker Pro ShoeMaker è un software è un software per il design e per la realizzazione di modelli virtuali tridimensionali. Il software permette di importare forme digitalizzate e di disegnare direttamente sul modello tridimensionale tramite una tavoletta grafica, oppure di importare delle bozze 125

126 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale e di proiettarle sulla forma. Inoltre è possibile ottenere anche il modello della suola, di applicare accessori, cuciture e altri dettagli, di disegnare il tacco, di interfacciarsi con dei macchinari per la prototipazione e di produrre dei rendering foto realistici. La versione Pro offre delle funzionalità avanzate di modellazione e rendering, incorporando di fatto il kernel di modellazione di PowerSHAPE. Figura III.25 ShoeMaker. SoleEngineer SoleEngineer è un modulo per la modellazione di suole in gommae per la progettazione di stampi. Le suole vengono progettate a partire dalla forma oppure adattandole a una specifica forma. Il software gestisce lo sviluppo in taglie, il quale viene fatto direttamente in 3D. LastMaker e LastMaker Pro LastMaker è un programma per la modellazione delle forme. Il progettista può partire da una forma presente in database oppure da un modello digitalizzato, usando eventualmente anche la digitalizzazione di un 126

127 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare piede come base per il progetto. Le modifiche al modello possono essere effettuate interattivamente, alternativamente si possono basare su delle misure predefinite per ottenere una maggiore accuratezza. I dati possono essere esportati per l'utilizzo con altri moduli di Crispin, e inoltre il programma gestisce i più diffusi formati universali come IGES e STL. Come nel caso di ShoeMaker, anche qui la versione Pro offre più opzioni nella fase di modellazione e integra il kernel di PowerSHAPE. Figura III.26 LastMaker. Soluzioni per l'ingegnerizzazione e la produzione Oltre ai programmi di modellazione elencati precedentemente, Crispin comprende anche una serie di moduli dedicati all'ingegnerizzazione e alla produzione: Engineer Pro per la generazione di profili bidimensionali e lo sviluppo in taglie ShoeStyle (compreso in Engineer Pro) per il disegno di linee di stile su modelli tridimensionali e per la spianatura su due dimensioni. 127

128 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale ShoeCost per la generazione di report e per il calcolo dei costi di produzione e dei materiali TechPac per la generazione di reportistica relativa ai singoli modelli e alla loro produzione. Vengono inoltre generate anche le istruzioni di montaggio per l'operatore in linea PatternCut per il nesting dei profili bidimensionali e per la generazione delle istruzioni per le macchine da taglio KnifeCut per il nesting e il controllo delle macchine da taglio della serio Projection Cutting prodotti da Delcam III.4.9. INESCOP Inescop è un organizzazione formata da compagnie del settore calzaturiero per affrontare problematiche di interesse collettivo che difficilmente potrebbero essere risolte individualmente dalle singole aziende. Tra i molti progetti realizzati da Inescop, il più significativo ai fini di questo lavoro di ricerca è lo sviluppo di una serie di strumenti CAD per la progettazione della calzatura. FORMA 3D FORMA 3D è un sistema per la progettazione e l'ingegnerizzazione delle forme. Il software permette la realizzazione di nuove forme a partire da modelli presenti nel database, oppure a partire da una forma digitalizzata. La creazione di una nuova forma avviene principalmente innestando varie parti provenienti da forme già esistenti, ed aggiustando poi i raccordi. Il sistema è interfacciabile con varie tipologie di digitalizzatori e incorpora delle funzionalità per il controllo delle misure del modello. Inoltre FORMA 3D permette il salvataggio delle forme in un database, il quale permette la ricerca dei modelli e la loro modifica, eventualmente anche da 128

129 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare remoto. Infine il software offre delle funzioni per il rendering, per lo sviluppo in taglie e per la produzione di prototipi. Figura III.27 FORMA 3D. DITACOR Figura III.28 DITACOR. DITACOR è un software ideato per il design, lo sviluppo in taglie e la produzione di tacchi e dei rispettivi stampi. La procedura di progettazione è 129

130 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale particolarmente semplice, dato che il progettista deve solamente inserire alcune quote, come altezza tacco, larghezza punta e larghezza corona, per ottenere un modello base dal quale ricavare il prodotto finale. A partire da questa forma base, il progettista può modificare, aggiungere o rimuovere dei profili finché non ottiene il risultato desiderato. Il software permette inoltre di adattare automaticamente il tacco al profilo della corona, il quale può essere importato dal modello tridimensionale della forma. Al modello può essere applicato lo sviluppo in taglie, per il quale si possono specificare incrementi costanti o variabili, e i file risultanti possono essere direttamente esportati in formati compatibili con le macchine per la prototipazione rapida o a controllo numerico. 3D+ 3D+ è una soluzione CAD tridimensionale per il design (3D+ Technical) e per la virtualizzazione (3D+ Virtual) della calzatura. Il designer può partire direttamente dal modello 3D della forma e disegnare le linee di stile, applicare accessori, specificare i materiali e il loro spessore ed aggiungere altri dettagli (Fig. III.29). Alternativamente il software può proiettare un immagine di uno schizzo 2D sulla forma. Terminato lo schizzo, il progettista può selezionare le zone della camicia da spianare ed ottenere quindi il modello bidimensionale. Il modello 2D resta comunque collegato al modello 3D, e le modifiche apportate a uno vengono direttamente applicate all'altro, e viceversa (solo nel modulo 3D+ Technical). Inoltre il software offre delle funzionalità avanzate per la spianatura della tomaia, derivanti dalla spianatura manuale effettuata dal modellista (Fig. III.30). Ad esempio si possono evidenziare e modificare le zone più tensionate, influenzando così la deformazione da 3D a 2D e di conseguenza il profilo spianato. Inoltre il processo di spianatura si basa su regole derivate empiricamente in modo da avere una migliore corrispondenza tra il risultato ottenuto tramite CAD e quello ottenuto da un modellista. 130

131 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare Figura III.29 3D+: identificazione delle superficie fondamentali della forma e applicazioni di accessori sulla forma. 131

132 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Figura III.30 3D+: prototipo virtuale e spianatura della tomaia. SIPECO SIPECO è il modulo ideato da Inescop per lo sviluppo in taglie e il taglio dei profili della calzatura, come ad esempio della tomaia. Il sistema permette di importare i profili da altri software CAD o dal modulo 3D+ Technical e di scalarli automaticamente con delle regole predefinite o personalizzate. I profili scalati vengono poi predisposti per il taglio, e di seguito il software è in grado di calcolare il consumo di materiale. 132

133 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare PlantCAD Questo software è dedicato allo sviluppo in taglie e al taglio di suole e sottopiedi. Il profilo può essere importato tramite un digitalizzatore, uno scanner o da un altro software CAD, può essere modificato e successivamente scalato con regole personalizzabili. Inoltre è possibile gestire anche il taglio, ed il software supporta il posizionamento automatico sulla superficie di taglio, ottimizzando l'uso del materiale. Figura III.31 PlantCAD. Altri software Inescop Oltre ai software descritti precedentemente, Inescop ha sviluppato: DUGITPIE per la scansione del piede digit3d per la digitalizzazione 3D PAN ORTO per la progettazione del sottopiede PISO 3D per la progettazione delle suole 133

134 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale III TESEO Pragma Pragma è il software CAD top della gamma TESEO, che fornisce strumenti flessibili e potenti per la progettazione calzaturiera, fornendo in un unico programma tutte le funzioni necessaria alla progettazione: dalla digitalizzazione, ricavo ed estrazione pezzi, sviluppo in taglie, esportazione verso macchine CAM, fino a strumenti per la realizzazione dei pallet ed esportazioni verso fresatrici CNC con personalizzazione dei dati CAM, progettazione, generazione e simulazione percorsi di cucitura con personalizzazione parametri. Acquisisce i dati in 2D o in 3D in modo automatico o manuale, dalla camicia, dalla forma o dai singoli pezzi. Gli strumenti tecnici utilizzati dal programma sono completi e precisi semplificando e automatizzando alcune operazioni. Si può progettare qualsiasi tipo di calzatura indifferentemente in 2D o in 3D. Ogni modifica viene gestita in entrambe le modalità e la struttura parametrica, in particolare per lo sviluppo in taglie, garantisce la correttezza del lavoro. Si possono inoltre assegnare graficamente i materiali, con la possibilità di calcolare il consumo corretto della pelle e dei tessuti a seconda della tipologia di materiale. Gestisce le schede tecniche, grafiche e completamente parametriche, multilingua e con gestione integrata delle varianti di prodotto. Pragma mette anche a disposizione potenzialità cloud, permettendo di consultare e modificare i dati dei progetti in ogni momento e da qualsiasi luogo tramite browser web. Infine il programma supporta anche periferiche CNC. Infatti le funzioni CAM simulano e generano il percorso ottimale per il taglio delle periferiche a CNC. Il kernel multi-threading di Pragma, può 134

135 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare elaborare in parallelo mentre si continua ad operare sullo stesso modello. Il pilotaggio delle periferiche può essere diretto, su LAN o Internet. Il CAM 3D manipola curve e superfici NURBS, consentendo un elevata precisione e controllo nella fresatura di forma e tacchi. Figura III.32 TESEO Pragma. 135

136 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Naxos 2D Naxos 3D Naxos è un altro software CAD della suite TESEO. Esso fornisce strumenti analoghi a quelli di Pragma, con di fatto gli stessi moduli 3D-2D. A differenza di Pragma però, Naxos non possiede feature avanzate per collegare la parte tecnica con quella gestionale. Per questo motivo Naxos è adatto a piccole e medie imprese, mentre Pragma ad aziende più grandi e strutturate. Si possono importare modelli manualmente oppure acquisirli in automatico da scanner anche pezzo per pezzo. Tutte le operazioni tecniche che manualmente sono complesse possono essere semplificate e velocizzate con NAXOS. Le funzioni di sviluppo in taglie soddisfano necessità di correttivo o variazione locale. La struttura parametrica garantisce correttezza del lavoro anche ai meno esperti. Anche la gestione dei materiali è supportata così come la realizzazione e gestione di schede tecniche grafiche e completamente parametriche. La presenza di un editor visuale permette di creare e modificare la scheda tecnica più adatta al gusto e alla necessità dell'azienda. Le funzioni CAM simulano e generano il percorso per il taglio delle periferiche a CNC. Il Kernel multi-threading di NAXOS, può elaborare in parallelo più piazzamenti mentre si continua ad operare anche sullo stesso modello, analogamente a Pragma. 136

137 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare Figura III.33 TESEO Naxos. PWS PWS è un software che gestisce tutti gli accessi agli archivi Pragma realizzati dagli operatori in rete locale (Intranet) o tramite Internet. Tutte le periferiche CAM sono monitorate da PWS. Si possono avere le statistiche sui progetti lavorati, le quantità prodotte in termini di pezzi e paia ed i tempi di lavorazione giornalieri e mensili di ciascun impianto. I dati vengono immagazzinati in un database relazionale interrogabile, inoltre si possono 137

138 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale ottenere grafici statistici sull'utilizzo degli impianti e si può conoscere istantaneamente lo stato di avanzamento di ciascun progetto e tutti i suoi dati. PWS consente infine di consultare e modificare i progetti realizzati con il CAD Pragma in ogni momento e da qualsiasi luogo senza la necessità di avere una licenza d'uso del software Pragma. PWS garantisce la collaborazione con i propri colleghi in qualsiasi parte del mondo in tempo reale. Figura III.34 TESEO Pragma on Web. III.5. ANALISI E VALUTAZIONE DELLE TECNOLOGIE CAD E MODALITÀ DI UTILIZZO NELLE AZIENDE DEL DISTRETTO CALZATURIERO VENETO Come visto nel paragrafo precedente, la scelta di software CAD/CAM per il settore calzaturiero è molto vasta. Gli utenti più importanti di queste soluzioni software sono le case produttrici di calzature tecniche, sportive e i brand con grandi volumi di produzione, mentre il settore della calzatura di alta 138

139 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare moda fatica ad adottare queste nuove metodologie, soprattutto per quanto riguarda i software 3D. Per quanto osservato durante le visite nei calzaturifici e dai vari fornitori, l'uso di software avanzati per la progettazione dipende molto dal tipo di azienda e dalle lavorazioni che vengono eseguite. Le aziende che usano maggiormente software 3D sono quelle che eseguono delle lavorazioni vicine al settore metalmeccanico, come ad esempio i formifici e i tacchifici, i quali riescono a sfruttare al meglio le potenzialità offerte dal CAM. Le rimanenti aziende fanno invece un uso del CAD più ridotto, e spesso limitato ai soli CAD bidimensionali. La situazione rilevata relativamente all uso della tecnologia CAD nelle diverse fasi del processo tecnologico della calzatura è mostrata in Fig. III.35 e descritta dettagliatamente nel seguito. Figura III.35 Fasi del processo tecnologico della calzatura, uso dell ambiente CAD e flussi di interscambio tra calzaturificio e fornitori. 139

140 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Stilisti Nella maggior parte dei casi, gli stilisti preferiscono creare le bozze dei modelli di scarpa disegnando su carta. Lo scarso utilizzo di soluzioni CAD è principalmente dovuto all'abitudine e alla difficoltà dichiarata da molti stilisti di percepire correttamente le dimensioni e proporzioni di un modello tridimensionale virtuale. Calzaturifici Sebbene alcuni calzaturifici mostrino interesse verso i sistemi CAD 3D, questi vengono utilizzati raramente. La maggior parte dei calzaturifici usa dei CAD bidimensionali per il disegno delle tomaie e per il loro sviluppo in taglie. I profili vengono però spesso disegnati e spianati a mano col metodo tradizionale e digitalizzati solo a posteriori. Il taglio delle tomaie viene invece spesso gestito via software, soprattutto per i vantaggi derivanti dall'usi di sistemi CAM e di macchine da taglio a controllo numerico. Alcuni calzaturifici usano il CAD anche per il disegno delle strutture, nel qual caso è più comune vedere applicazioni di software tridimensionali. Formifici I formifici sono tra i principali utenti di soluzioni CAD, data l'importanza di macchinari come digitalizzatori e frese a controllo numerico per la prototipazione e produzione delle forme. Spesso vengono utilizzati sistemi proprietari come quello fornito da Newlast, i quali vengono poi combinati con macchinari della stessa ditta. I software vengono quindi usati principalmente per la digitalizzazione dei prototipi in legno, per l'elaborazione delle forme digitalizzate, per innestare componenti di forme già esistenti e per creare i file per le macchine a controllo numerico. Per quanto riguarda la combinazione di parti di varie forme, spesso i modelli così ottenuti vengono prototipati, lavorati a mano e poi digitalizzati di nuovo per migliorare la superficie in corrispondenza dei raccordi. Inoltre è largamente diffuso l'uso di 140

141 Cap. III Analisi, valutazione e selezione delle tecnologie per progettare, prototipare e industrializzare database per la gestione dei parchi forme e per la ricerca dei modelli, anche se spesso solo in funzione del nome/codice e non in funzione di altri parametri (come dimensioni, ecc.). Tacchifici Come i formifici, anche i tacchifici fanno largo uso di software CAD, sia bidimensionali che tridimensionali. Solitamente vengono acquisiti alcuni profili del tacco tracciandoli prima su carta e poi importandoli con uno scanner. I profili vengono poi usati per ricostruire il modello virtuale del tacco, solitamente tridimensionale. Il CAD viene poi utilizzato per lo sviluppo in taglie, per la realizzazione dei prototipi e per la progettazione degli stampi. Infine, spesso il modellista del tacco ricorre al database dei modelli realizzati in precedenza per creare dei nuovi modelli a partire da quelli vecchi. Questo però viene solitamente fatto solo per modelli che richiedono poche modifiche. Suolifici L'uso di software CAD nei suolifici è spesso limitato all'importazione dei profili, alla loro modifica, allo sviluppo in taglie e alla creazione delle dime. Alcuni suolifici ottengono il filo forma direttamente dal modello digitale (o in alternativa è il calzaturificio a fornirlo), ma solitamente l'operazione viene effettuata manualmente, il risultato trasferito su carta e importato tramite uno scanner. Vengono quindi utilizzati principalmente software bidimensionali, spesso specifici per la progettazione delle suole, e raramente soluzioni 3D. Inoltre il posizionamento dei profili sulla superficie di taglio viene solitamente effettuato manualmente, spesso a bordo macchina, senza sfruttare le potenzialità del nesting automatico offerte da molti software. Solettifici Come nel caso dei calzaturifici, anche nei solettifici vengono usati principalmente software bidimensionali. Il profilo del sottopiede viene 141

142 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale generalmente rilevato manualmente ed importato con uno scanner. Esso viene poi modificato ed adattato agli standard aziendali, spesso ricorrendo a delle macro dedicate. Infine vengono utilizzate soluzioni CAM per l'istruzione delle macchine da taglio automatiche. I motivi per il ridotto utilizzo di soluzioni CAD tridimensionali, soprattutto di quelle che offrono la possibilità della progettazione integrata, sono vari, ma riconducibili principalmente alla scarsa fiducia e al conseguente ritegno nell'investire in soluzioni avanzate, e alla mancanza di personale adeguatamente preparato e formato per l'utilizzo di software tridimensionali. Inoltre nella maggior parte dei casi i calzaturifici e i fornitori usano software tra loro incompatibili, i quali si possono scambiare dati solo tramite i formati neutri come IGES, STEP e STL. Questo limita drasticamente le potenzialità della progettazione integrata, ad esempio rendendo impossibile l'uso del PDM e di un database condiviso tra calzaturificio e fornitori. 142

143 Capitolo IV CRITERI E METODI DI PROGETTAZIONE MODULARE E INTEGRATA DEGLI ELEMENTI DELLA CALZATURA Il concetto di forma modulare, cioè costituita da più componenti standard presi da un archivio, permette una generazione molto veloce dei modelli per le nuove collezioni, garantendo così alle aziende del comparto calzaturiero di aumentare la propria competitività. La modularità delle forme può essere analizzata sotto diversi punti di vista, tuttavia in tutti i casi si prevede di dividere la forma nelle tre componenti che la caratterizzano: punta: è la parte anteriore della forma; famice: è la parte centrale della forma che funge da raccordo tra la parte anteriore e quella posteriore; tallone: è la parte posteriore della forma. Perciò una forma modulare è generata scegliendo da un archivio una punta e un tallone, poi queste due parti saranno innestate e opportunamente raccordate sul famice. L attuale modalità di progettazione e sviluppo di una forma per calzatura solitamente prevede una fase in cui lo stilista sceglie una forma da un archivio fisico di forme in legno, chiamato parco forme di un formificio. Partendo da questa forma, il modellista opera tutte le modifiche manuali per arrivare alla forma-prototipo definitiva. Una volta ottenuto il prototipo in legno, questo viene digitalizzato mediante opportuni macchinari e il file così ottenuto sarà impiegato per realizzare il modello CAD utilizzato per generare i programmi di lavorazione alle macchine utensili. Talvolta lo stilista, non trovando nessun modello nel parco forme che si avvicina a quello che 143

144 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale desidera, fa costruire un nuovo modello da cui partire e su questo il modellista opera tutte le operazioni di labor limae per arrivare al prototipo definitivo. Alla luce di questa modalità di lavoro, risulta interessante analizzare le forme realizzate mediante una modalità di progettazione e sviluppo di tipo tradizionale, al fine di evidenziare tutte quelle modifiche che, in fase di costruzione del prototipo, portano a delle variazioni che potrebbero essere perse nella generazione delle forme finali. Inoltre tale analisi ha lo scopo ultimo di evidenziare la validità di un approccio di tipo modulare nello sviluppo della forma. A tal proposito si può pensare, semplificatamene, che se le modifiche del famice a livello progettuale non comportano variazioni effettivamente riscontrabili sulla forma finita, allora si possono facilmente innestare punte e talloni, archiviati in librerie software, in un famice unico per tipologia e famiglia di calzature, a meno delle necessarie operazioni di raccordo delle parti, eseguibili con i già esistenti mezzi software. IV.1. ANALISI DELLE FORME MEDIANTE TECNICHE DI REVERSE ENGINEERING Per operare queste analisi sono state utilizzate alcune forme fisiche per calzatura, realizzate in materiale plastico ed inoltre si sono analizzati i relativi modelli CAD 3D. Mentre, per ulteriori analisi, si sono utilizzati esclusivamente i file CAD 3D di alcune altre forme. L insieme di forme impiegato per questo studio è caratterizzato da una certa eterogeneità: forme per lo stesso modello di calzatura, ma con un numero di taglia diverso; forme dello stesso modello e della stessa taglia, ma per calzatura destra e sinistra; forme della stessa famiglia (forme per scarpa) per diversi modelli, ma con almeno stessa taglia e altezza del tacco (10 cm); 144

145 Cap. IV Criteri e metodi di progettazione modulare e integrata degli elementi della calzatura Queste forme sono state utilizzate per operare alcuni confronti ed ottenere da ciò delle informazioni al fine di evidenziare alcuni aspetti che possono essere utili nell ottimizzazione del processo di sviluppo della forma: 1. Confronto tra la forma fisica e il relativo file CAD 3D. Il file CAD è ottenuto dalla digitalizzazione del prototipo in legno della forma e successiva elaborazione. L accuratezza permessa dai macchinari utilizzati per scansionare il prototipo è di 0.05 mm. Tale confronto è stato eseguito per valutare le differenze dimensionali e geometriche tra prototipo e prodotto finito. Alla luce di questi rilevamenti, si può dire che tutte le operazioni di modifica del prototipo in legno, che comportano delle variazioni dimensionali/geometriche di entità inferiore a quelle rilevate, non ha senso apportarle poiché molto probabilmente verranno perse durante il ciclo produttivo della forma. 2. Confronto tra forme dello stesso modello di calzatura, ma con un numero di taglia diverso: questa analisi ci permette di individuare le costanti di proporzionalità dello sviluppo in taglie e di confrontarle con quelle previste dalla letteratura o comunque con quelle previste dal singolo formificio. Si ricorda che lo sviluppo in taglie, per lo stesso modello di forma, avviene direttamente a bordo della macchina utensile che è impiegata per la lavorazione. 3. Confronto delle parti teoricamente identiche del modello destro e del modello sinistro di una stessa forma: questa analisi ci permette di individuare la ripetibilità del processo produttivo che viene eseguito mediante lavorazioni per asportazione del truciolo. 4. Confronto tra forme della stessa famiglia (forme per scarpe), di modelli diversi tra loro, ma accumunati almeno dalla taglia e dall altezza del tacco: questo tipo di confronto serve per verificare la presenza di una parte comune tra i vari modelli (famice) e poter indicare la possibilità di utilizzo di una tecnica di sviluppo delle forme di tipo modulare. 145

146 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Per poter analizzare le forme e poter quindi svolgere i confronti menzionati ci si è avvalsi della tecnica del reverse engineering. Con questo termine si intende la duplicazione (che può essere fisica, ma anche sotto forma di modello CAD) di un oggetto preesistente, senza avvalersi di disegni, documentazioni o modelli al computer. In particolare, nel nostro caso, si sono svolte delle operazioni per l ottenimento di un modello CAD 3D di tipo shell partendo dall acquisizione di una nuvola di punti tridimensionale scannerizzata e digitalizzata. Gli strumenti utilizzati per la tecnica di reverse engineering sono i seguenti: Braccio CAM2 Laser ScanARM V3 e relativo software per acquisire la nuvola di punti; Sistemi meccanici di staffatura delle forme su banco in granito; Software GEOMAGIC Studio 12 per la creazione del file CAD di tipo shell partendo dalla nuvola di punti (si tratta di un file con estensione.wrap dove la superficie esterna della forma è una mesh); Software GEOMAGIC Qualify 12 per l allineamento delle forme (sotto forma di file WRAP e IGES) e il loro confronto dimensionale/geometrico. Figura IV.1 Braccio CAM2 Laser ScanARM V3. 146

147 Cap. IV Criteri e metodi di progettazione modulare e integrata degli elementi della calzatura Il braccio CAM2 e uno strumento ben adattabile a diverse esigenze di impiego, ma permette un acquisizione lenta e talvolta laboriosa. Tuttavia data la sua adattabilità, risulta uno strumento molto flessibile. Perciò vista la quantità relativamente modesta di forme da scansionare e considerati i metodi di fissaggio meccanico delle forme, questo strumento si è dimostrato adeguato. Il CAM 2 è un braccio di misura portatile a 7 assi che presenta come end-effector una pistola per scansioni laser in grado di acquisire fino a punti/s. Lo strumento ha le seguenti caratteristiche: precisione braccio ± µm precisione end-effector ± 35 µm ripetibilità end-effector stand-off profondità di campo ampiezza effettiva di scansione punti per banda frequenza di misurazione 35 µm, 2σ 95 mm 85 mm mm 640 punti/banda 30 bande/s tipo di laser 660 nm, CDRD II/IEC class 2M alimentazione VAC 50/60 Hz Tabella IV.1 Dati tecnici Cam2 Laser ScanArm V3. 147

148 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Le forme sono state fissate mediante dispositivi meccanici per evitare che si muovessero durante la rilevazione della nuvola di punti. In particolare si è sfruttata la presenza della bussola sulla superficie superiore della forma per ancorarla al basamento di granito. In alcuni casi, dove il fissaggio meccanico non è stato sufficiente, si è ricorsi all utilizzo di colla a caldo. In tutti i casi comunque si è cercato di fissare la forma affinché fosse possibile la digitalizzazione dell intera nuvola senza ri-orientazioni, le quali renderebbero necessaria un operazione di allineamento tra le due diverse nuvole, introducendo così ulteriori fonti di errore. Figura IV.2 Particolare del fissaggio meccanico di una forma. Una volta ottenute le nuvole per le varie forme si sono rielaborate con il software Geomagic Studio 12 in questo modo: cancellazione di tutti i componenti estranei presenti nella nuvola; riorganizzazione della nuvola rendendola uniforme e riducendo il numero di punti se troppo elevato; eliminazione del rumore nell acquisizione; 148

149 Cap. IV Criteri e metodi di progettazione modulare e integrata degli elementi della calzatura Figura IV.3 Schermata del software Geomagic Studio 12 con nuvola di punti acquisita. Una volata elaborata la nuvola di punti, si è ottenuto il file CAD di tipo shell in questo modo: conversione in mesh della nuvola di punti; riempimento dei vuoti dovuti a lacune della scansione; riparazione della meshatura. Figura IV.4 Schermata del software Geomagic Studio 12 con forma meshata. Una volta eseguite queste operazioni, ci si è avvalso del software Geomagic Qualify 12 per fare i confronti. 149

150 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale Il confronto tra la forma fisica e il relativo file CAD non ha dato particolari problemi di allineamento, in quanto il software prevede il comando di allineamento globale che è adatto ad allineare due oggetti che dovrebbero essere nominalmente identici tra loro. Operando l allineamento globale tra il modello CAD in formato IGES, che viene preso come riferimento per l allineamento, e il file WRAP della corrispondente forma fisica scansionata, è possibile fare un confronto tra le due forme, evidenziando le zone dove si presentano delle differenze dovute al processo di fabbricazione. Figura IV.5 Schermata software Geomagic Qualify 12 di un confronto tra una forma scansionata e il suo modello CAD. Sono stati svolti otto confronti di questo tipo e si sono rilevate le seguenti deviazioni medie: deviazione 3D media inferiore: mm; deviazione 3D media superiore: mm; valor medio di deviazione standard: mm. Inoltre prendendo in considerazione le tre parti fondamentali della forma, quali punta, famice e tallone, si è riscontrata una maggior deviazione tra i due 150

151 Cap. IV Criteri e metodi di progettazione modulare e integrata degli elementi della calzatura file nelle zone del tallone e della punta, dove si sono riscontrate differenze dell ordine di qualche decimo di mm. Queste differenze possono essere dovute in particolare a lavorazioni manuali di molatura per riprendere la forma per spianare i supporti usati nella fase di tornitura. Figura IV.6 Particolare della punta dove si può notare una deviazione dell'ordine di qualche decimo di mm. Al di là di queste zone, dove l errore è dovuto ad un inevitabile ripresa manuale della lavorazione (si sottolinea tuttavia che attualmente esistono delle macchine utensili per la lavorazione delle forme, che non necessitano di supporti in punta e nel tallone, ma in questi macchinari la forma è tenuta ferma dalla superficie superiore), l errore che si rileva dai confronti tra la forma finale e il prototipo approvato dallo stilista è quindi dell ordine di 0.2 mm. Un altro confronto interessante è quello tra forme dello stesso modello di calzatura, ma di taglia diversa. Anche in questo caso si è eseguito un allineamento globale dei due file delle forme. Si riporta di seguito come esempio una tabella riassuntiva dei risultati per le taglie del modello di 151

152 Innovazione finalizzata a coniugare stile e qualità artigianale del prodotto con la produzione industriale calzatura 10PS40MJ: Taglia 1 Taglia 2 Media [mm] Deviazione standard [mm] , , , , Tabella IV.2 Risultati dei confronti tra le taglie del modello di forma 10PS40MJ. Questi confronti, aggiunti a quelli operati su altri modelli di calzature, indicano che, nelle forme per scarpa, il passaggio da una taglia a quella di un numero e mezzo più grande presentano variazioni medie e deviazioni standard sempre confrontabili, confermando praticamente una proporzionalità nella scalatura. Un ulteriore confronto è stato posto in essere per valutare la ripetibilità del processo produttivo svolto mediante lavorazioni per asportazione del truciolo. Per far ciò c è la necessità di confrontare due forme dello stesso modello e della stessa taglia. Tuttavia, vista la modesta quantità di forme a disposizione, si è svolto tale confronto tra la forma destra di un modello e la forma sinistra specchiata dello stesso modello. Anche in questo caso l allineamento delle due forme non ha presentato problemi e si è usato il solito comando di allineamento globale. Il risultato ottenuto, che è il valor medio di 4 confronti destra-sinistra, è il seguente: deviazione 3D media inferiore: mm; deviazione 3D media superiore: mm; 152

153 Cap. IV Criteri e metodi di progettazione modulare e integrata degli elementi della calzatura valor medio di deviazione standard: mm. Un risultato assolutamente lusinghiero, che sta ad indicare che le macchine utilizzate e i parametri di taglio impostati sono assolutamente adeguati, permettendo di rispettare la precisione richiesta nelle lavorazioni in tutto un lotto di produzione. Teniamo inoltre presente che i materiali che compongono le calzature, e che vengono assemblati grazie all utilizzo delle forme, talvolta presentano degli scostamenti negli spessori e nelle dimensioni ben superiori. Figura IV.7 Schermata software Geomagic Qualify 12 di un confronto tra due forme di produzione dello stesso modello e della stessa taglia. Un ultimo confronto interessante è stato svolto per verificare le differenze nel famice tra diversi modelli di calzatura (della stessa taglia e almeno con la medesima altezza del tacco, pari in questo caso a 10 cm) all interno di una stessa famiglia di forme per calzature (forme per scarpe). Il problema principale, riscontrato in questo tipo di analisi, sta nella tecnica di allineamento delle forme. Infatti, in questo caso, il comando di allineamento globale presente in Geomagic Qualify 12 fornisce dei risultati che 153