DISEÑO DE SUELA PARA CALZADO DEPORTIVO PERSONALIZADO PARA ATLETISMO MEDIANTE EL PRINCIPIO DE OPTIMIZACIÓN TOPOLÓGICA.

Abstract

El calzado deportivo contemporáneo se enfrenta a un reto central: optimizar su estructura para lograr productos cada vez más ligeros sin sacrificar resistencia, estabilidad ni durabilidad. A pesar de los avances tecnológicos en la industria, la mayoría de las zapatillas destinadas al atletismo continúan desarrollándose bajo modelos estandarizados que no responden de manera precisa a las diferencias biomecánicas entre usuarios, lo que limita su eficiencia funcional y estructural (Elvira Hernández, 2021). Esta estandarización conlleva problemáticas como una distribución inadecuada de cargas, absorción deficiente de impactos y presencia de material en zonas donde no cumple una función estructural relevante, afectando tanto el rendimiento del usuario como su confort y seguridad (Nordin & Frankel, 2001). Frente a este escenario, el presente trabajo de grado propone la aplicación del principio de optimización topológica como fundamento de diseño para el desarrollo de suelas de calzado deportivo personalizadas. Este principio —distribuir el material únicamente donde los esfuerzos mecánicos lo demandan— se implementa en este proyecto mediante la variación de geometrías de relleno en manufactura aditiva, asignando estructuras de mayor rigidez a las zonas de alta presión plantar y estructuras más flexibles a las zonas de menor demanda mecánica. Este enfoque permite reducir el peso total de la suela sin comprometer su desempeño estructural (Bendsøe & Sigmund, 2004). La metodología integra tres componentes principales. En primer lugar, el análisis experimental de la pisada del usuario mediante registro de huellas plantares, a partir del cual se construye un mapa de distribución de presiones en zonas diferenciadas. En segundo lugar, la evaluación mecánica experimental de geometrías de relleno impresas en TPU, mediante ensayos de deformación bajo carga estática controlada, que permitieron establecer una jerarquía de rigidez entre los patrones evaluados. En tercer lugar, la asignación de cada geometría a la zona de presión correspondiente, generando un diseño de suela con propiedades mecánicas heterogéneas y adaptadas al perfil biomecánico específico del usuario. De manera complementaria, esta investigación incorpora una visión sostenible del diseño, reconociendo que la reducción selectiva de material y el uso de manufactura aditiva representan estrategias con potencial para disminuir el impacto ambiental asociado a la producción convencional de calzado deportivo (Nike Inc., 2022). En conclusión, este trabajo demuestra que el principio de optimización topológica, implementado mediante manufactura aditiva desde el diseño industrial, constituye una herramienta viable para el desarrollo de calzado deportivo más ligero, eficiente, personalizado y alineado con criterios de sostenibilidad.