Funk­tio­nel­le Anfor­de­run­gen an die Kon­struk­ti­on von Lauf­schu­hen – ein Überblick

F. I. Michel, A. Metzger
Seit der Einführung der ersten industriell gefertigten Laufschuhe vor etwa 150 Jahren haben sich die drei primären funktionellen Anforderungen nicht verändert: Bei der Konzeption von Laufschuhen stehen nach wie vor Verletzungsprävention, Leistungsverbesserung und/oder Optimierung des Komforts im Mittelpunkt. Ebenso wenig haben sich die Hauptbestandteile und somit der prinzipielle Aufbau eines Laufschuhs verändert. Dieser setzt sich aus zwei wesentlichen Komponenten zusammen: dem Schaft und der Bodeneinheit, die aus Zwischensohle und Außensohle besteht. Dennoch hat der Laufschuh nicht nur sein Aussehen gravierend verändert – auch seine Einsatzgebiete sind vielfältiger geworden, was wiederum in der Ausprägung seiner funktionellen Eigenschaften deutlich erkennbar ist. Der Artikel stellt neben aktuellen Laufschuhtrends auch neueste Materialentwicklungen und damit verbundene moderne Fertigungstechnologien vor, deren Anwendung in der Orthopädie-Technik als sinnvoll erachtet wird.

Ein­lei­tung

Mit Auf­kom­men der Fit­ness­wel­le der spä­ten 1960er Jah­re ent­wi­ckel­ten sich Sport­schu­he mehr und mehr zu High­tech-Pro­duk­ten, die sich durch Mate­ria­li­en, Kon­struk­ti­on, Design und Fer­ti­gungs­tech­ni­ken von her­kömm­li­chen Schu­hen nach­hal­tig unter­schie­den 1. In die­sem Zusam­men­hang bemerkt Seges­ser 2, dass neben dem Auto der Sport­schuh das wohl am bes­ten unter­such­te Fort­be­we­gungs­mit­tel sein dürf­te. Die­se Ent­wick­lung wur­de durch wis­sen­schaft­li­che Ergeb­nis­se mög­lich, die zum einen Kri­te­ri­en der Sport­schuh­funk­tio­nen defi­nier­ten und zum ande­ren Richt­li­ni­en zu deren Umset­zung formulierten.

Anzei­ge

Die frü­hes­ten erhal­te­nen Objek­te, die als Schuh­werk bezeich­net wer­den kön­nen, wur­den 1932 in einer Höh­le bzw. einer Fels­un­ter­kunft in der Nähe von Fort Rock (Ore­gon) gefun­den 3 4. Die Her­stel­lungs­zeit die­ser aus Bast gefer­tig­ten San­da­len wird auf 9.000 bis 10.000 v. Chr. geschätzt (Abb. 1). Da anzu­neh­men ist, dass der Besit­zer der San­da­len die­se dau­er­haft bei der Nah­rungs­be­schaf­fung trug, zwei­felt Cava­nagh 5 nicht dar­an, dass es sich bei die­sen San­da­len um die ers­ten „Lauf­schu­he“ han­delt. Ein guter Läu­fer war ein guter Jäger, und „gute Lauf­schu­he“ erhöh­ten die Wahr­schein­lich­keit, durch schnel­les Lau­fen erfolg­reich Wild zu jagen 6 7. In die­sem Zusam­men­hang bestand ver­mut­lich die ursprüng­li­che Funk­ti­on von Schuh­werk im Schutz des Fußes vor mecha­ni­schen Beschä­di­gun­gen 8. Jedoch för­der­te die­se Schutz­funk­ti­on auch das schnel­le­re Lau­fen und somit das erfolg­rei­che­re Jagen, womit auch der Leis­tungs­aspekt als wei­te­re Funk­ti­on eines Lauf­schuhs eta­bliert wäre. Es ist auch anzu­neh­men, dass das Lau­fen in die­sen „Lauf­san­da­len“ kom­for­ta­bler war als das bar­fü­ßi­ge Lau­fen, zumin­dest auf stei­ni­gem Unter­grund 9.

Die Geschich­te der Lauf­schu­he, die als sol­che in Lauf­wett­be­wer­ben getra­gen wur­den, geht wohl bis in die Anti­ke zurück 10 11. Ähn­lich dem Fund in Fort Rock han­del­te es sich dabei um San­da­len, die wie­der­um eine erstaun­li­che Ähn­lich­keit mit heu­ti­gen San­da­len aufweisen.

Der ältes­te indus­tri­ell gefer­tig­te Lauf­schuh scheint der soge­nann­te Spen­cer-Schuh von ca. 1865 zu sein. Der Name rührt daher, dass ein erhal­te­nes Paar dem bri­ti­schen Adli­gen Lord Spen­cer zuge­ord­net wer­den kann; die Schu­he sind fast ganz aus Leder gefer­tigt und haben Soh­len mit Spikes 12. Es ist anzu­neh­men, dass der Mara­thon der ers­ten Olym­pi­schen Spie­le der Neu­zeit (1896) einer „neu­en Sport­art“, dem Stra­ßen­lauf, zum Durch­bruch ver­half 13. Infol­ge­des­sen waren die ers­ten Mara­thon-Schu­he mit Gum­mi­soh­len auf dem Markt erhält­lich. Bis weit in die 1960er Jah­re hin­ein waren Lauf­schu­he durch eine dün­ne Zwi­schen­soh­le gekenn­zeich­net, da ver­mut­lich die meis­ten Lauf­wett­be­wer­be nach wie vor auf der Leicht­ath­le­tik-Rund­bahn statt­fan­den und die Dämp­fungs­ei­gen­schaf­ten der Soh­le nicht wich­tig erschie­nen 14. Lauf­schu­he began­nen sich von Frei­zeit- und Hal­len­schu­hen erst Anfang der 1970er Jah­re deut­lich zu unter­schei­den. Die wesent­li­chen sport­art­spe­zi­fi­schen Dif­fe­ren­zie­run­gen lagen in einem grö­be­ren Pro­fil der Außen­soh­le und einer dicke­ren Zwi­schen­soh­le für eine bes­se­re Dämp­fung („heel wedge“). Damit setz­te eine indus­tri­el­le Ent­wick­lung ein, die mit vie­len wich­ti­gen und sinn­vol­len, aber auch eini­gen unwich­ti­gen und unsin­ni­gen Neue­run­gen bis heu­te andau­ert 15.

Funk­tio­nel­le Anfor­de­run­gen an Laufschuhe

Um die Anfor­de­run­gen an und somit die Funk­ti­on des Lauf­schuhs zu cha­rak­te­ri­sie­ren, ist es not­wen­dig, die Funk­ti­on des Fußes zu ver­ste­hen. Nigg et al. 16 bezeich­nen den Fuß als eine bio­lo­gi­sche Struk­tur, die ihre Funk­ti­on im Ver­lauf der mensch­li­chen Evo­lu­ti­on ver­än­dert hat. Im Lau­fe der Zeit haben sich Form und Funk­ti­on des Fußes den Anfor­de­run­gen der bipe­da­len Fort­be­we­gung ange­passt. In der gegen­wär­ti­gen Evo­lu­ti­ons­pha­se über­nimmt der Fuß als Bin­de­glied zwi­schen Bein und Boden eine Schlüs­sel­funk­ti­on bezüg­lich der Kraft­über­tra­gung sowohl beim Ste­hen als auch beim Gehen und wäh­rend des Lau­fens 17. Über zahl­rei­che neu­ro­phy­sio­lo­gi­sche Regel­krei­se wer­den am Fuß sen­so­ri­sche Infor­ma­tio­nen hin­sicht­lich der aktu­el­len Stel­lung, der Bewe­gung und des Unter­grun­des auf­ge­nom­men und zur Auf­recht­erhal­tung des Gleich­ge­wichts und der Fort­be­we­gung in Mus­kel­ak­ti­vi­tät umgesetzt.

In der west­li­chen Zivi­li­sa­ti­on ist der Fuß typi­scher­wei­se mit einem Schuh beklei­det. Dies gilt ins­be­son­de­re für ver­schie­de­ne sport­li­che Akti­vi­tä­ten. Basie­rend auf den oben ange­führ­ten Funk­tio­nen des Fußes im Zusam­men­hang mit sport­li­chen Akti­vi­tä­ten und den dar­aus resul­tie­ren­den sport­art­spe­zi­fi­schen Anfor­de­run­gen kön­nen drei pri­mä­re funk­tio­nel­le Anfor­de­run­gen an einen Sport­schuh for­mu­liert wer­den 18 19:

  1. Schutz (Verletzungsprävention/Protektion)
  2. Leis­tung
  3. Kom­fort

Dazu im Einzelnen:

  1. Es ist all­ge­mein akzep­tiert, dass ein Sport­schuh – beson­ders wäh­rend sport­li­cher Akti­vi­tä­ten – Schutz vor Über­las­tung bzw. Fehl­be­las­tung bie­ten soll­te. Die über­wie­gen­de Zahl der sport­li­chen Akti­vi­tä­ten ist cha­rak­te­ri­siert durch repe­ti­ti­ve Belas­tungs­for­men. Dabei kann der akti­ve und pas­si­ve Bewe­gungs­ap­pa­rat durch dys­funk­tio­na­les Schuh­werk über­be­an­sprucht wer­den, was zu chro­ni­schen Über­las­tungs­schä­den füh­ren kann 20. Dar­aus resul­tie­rend sol­len funk­tio­nel­le Sport­schu­he hel­fen, exzes­si­ve exter­ne und inter­ne Belas­tun­gen bzw. Bean­spru­chun­gen zu redu­zie­ren 21 22.
  2. Leis­tung wird häu­fig als das Haupt­ziel sport­li­cher Akti­vi­tä­ten ange­se­hen. In die­sem Zusam­men­hang soll ein opti­ma­ler Sport­schuh die Mög­lich­keit bie­ten, die sport­li­che Leis­tung des Ath­le­ten zu ver­bes­sern. Ins­be­son­de­re die Ein­füh­rung des Modells „Vapor­fly“ des US-ame­ri­ka­ni­schen Sport­ar­ti­kel­her­stel­lers Nike, mit dem im Jahr 2019 erst­ma­lig in einem inof­fi­zi­el­len Mara­thon­ren­nen die 2‑Stun­den-Mar­ke gebro­chen wur­de, ver­deut­licht die gegen­wär­ti­gen Mög­lich­kei­ten von Indus­trie und Wis­sen­schaft, Lauf­schu­he aus­schließ­lich fokus­siert auf den Leis­tungs­aspekt zu ent­wi­ckeln 23 24.
  3. Kom­fort ist wohl die wich­tigs­te Anfor­de­rung an einen Sport­schuh, um sowohl den Kauf als auch den Wie­der­kauf durch den­sel­ben Kun­den abzu­si­chern. Aus wis­sen­schaft­li­cher Sicht ist es jedoch schwie­rig, Kom­fort genau­er zu defi­nie­ren und dem­entspre­chend zu quan­ti­fi­zie­ren. Unab­hän­gig davon scheint jeder Ath­let in der Lage zu sein, inner­halb kur­zer Zeit fest­zu­stel­len, ob er einen Sport­schuh als „kom­for­ta­bel“ emp­fin­det oder nicht. Es gibt Anzei­chen in der Lite­ra­tur, dass „kom­for­ta­ble“ Sport­schu­he die Ver­let­zungs­häu­fig­keit redu­zie­ren, sich leis­tungs­stei­gernd aus­wir­ken und Ermü­dung ver­rin­gern 25 26. Somit besteht ein drit­tes Ziel für funk­tio­nel­le Sport­schu­he in der Maxi­mie­rung des Komforts.

Es wird deut­lich, dass die drei Anfor­de­run­gen bzw. funk­tio­nel­len Zie­le Schutz, Leis­tung und Kom­fort eines Sport­schuhs nicht unab­hän­gig von­ein­an­der betrach­tet wer­den kön­nen, da sie sich gegen­sei­tig beein­flus­sen 27. Es ist ver­ständ­lich, dass ein ent­spre­chen­der Schutz gegen exzes­si­ve Belas­tun­gen und die Ver­bes­se­rung des Kom­forts auch zu einem posi­ti­ven Effekt bezüg­lich der Leis­tung füh­ren 28 29. Es ist jedoch auch zu berück­sich­ti­gen, dass sich bei­spiels­wei­se Kom­fort (Pass­form, Dämp­fung) und Leis­tung auch teil­wei­se gegen­sei­tig aus­schlie­ßen kön­nen 30. In die­sem Fall besteht die Her­aus­for­de­rung an Wis­sen­schaft und Sport­schuh­in­dus­trie, die­se „Tri­as“ der Haupt­funk­tio­nen eines Sport­schuhs hin­sicht­lich der sport­li­chen Akti­vi­tät und deren prä­fe­rier­ter Aus­prä­gung (z. B. Trai­ning ver­sus Wett­kampf) zu optimieren.

Auf­bau und Kon­struk­ti­on eines Laufschuhs

Die fol­gen­den Aus­füh­run­gen zum Auf­bau eines Lauf­schuhs beschrän­ken sich auf die wich­tigs­ten Bestand­tei­le eines (kon­ven­tio­nel­len) Lauf­schuhs. Die­ser setzt sich aus zwei wesent­li­chen Kom­po­nen­ten zusam­men: dem Schaft (Ober­teil) und der Boden­ein­heit (Schuh­bo­den), die aus Zwi­schen­soh­le (Mit­tel­soh­le) und Außen­soh­le (Lauf­soh­le) besteht 31.

Schaft

Der Schaft, der wie­der­um in Ober­schaft (Außen­schaft) und Fut­ter­schaft (Innen­schaft) sowie Vor­der- und Hin­ter­kap­pe (Fer­sen­kap­pe bzw. Spit­zen­schutz) unter­teilt wer­den kann (Abb. 2), umhüllt, schützt und führt den Fuß wäh­rend der Abroll­be­we­gung 32. Der Ober­schaft (bestehend aus Blatt, Quar­tie­ren und Zun­ge) wird häu­fig aus atmungs­ak­ti­ven oder luft­durch­läs­si­gen 3‑Schicht-Mate­ria­li­en („Sand­wich-Kon­struk­ti­on“) gefer­tigt. Die obe­re Schicht besteht aus Gewe­ben, Strick­wa­ren oder Gewir­ken und dient der Fes­tig­keit (phy­si­ka­li­sche Eigen­schaf­ten) und der ent­spre­chen­den Optik (Netz­struk­tur). Für die mitt­le­re Schicht wird Schaum ver­wen­det, der expo­nier­te Stel­len (z. B. den Fer­sen­be­reich) abpols­tert und somit zur Stei­ge­rung des Tra­ge­kom­forts bei­trägt. Die unte­re Schicht besteht aus einem Gewir­ke, das durch eine fle­xi­ble Stichart geprägt ist (Char­meu­se). Die­ses Gewir­ke rea­li­siert eine Fal­ten­re­du­zie­rung und trägt zur Ver­bes­se­rung der Schuh­hy­gie­ne bei. Dadurch wird der Tra­ge­kom­fort geför­dert. Alle drei Schich­ten wer­den durch das soge­nann­te Flamm­ka­schier­ver­fah­ren mit­ein­an­der ver­bun­den 33. Für expo­nier­te Stel­len wer­den je nach Funk­ti­on und Design auch ande­re Mate­ria­li­en ein­ge­setzt (Leder, Syn­the­tik, Stoff, Gum­mi, Elas­to­me­re). Eine ent­schei­den­de Bedeu­tung in Bezug auf Form und Kon­struk­ti­on kommt der Fer­sen­kap­pe zu, da die­se wesent­lich für die Pass­form und den Halt der Fer­se im Lauf­schuh sowie für die Sta­bi­li­sie­rung wäh­rend und nach dem Boden­kon­takt ver­ant­wort­lich ist. Größ­ten­teils besteht sie aus einem Hart­kunst­stoff. Mar­ken­an­bie­ter ver­wen­den vor­ge­form­te Fer­sen­kap­pen aus Poly­sty­rol, ther­mo­plas­ti­schem Kau­tschuk, Nylon oder TPU, die im Ide­al­fall asym­me­trisch auf der media­len Fuß­sei­te län­ger nach distal kon­stru­iert sind. In der Regel wird die Fer­sen­kap­pe in den Schaft ein­ge­ar­bei­tet und außen von einem Fer­sen­kap­pen­schutz bedeckt. Sie kann jedoch auch an der Schaft­au­ßen­sei­te inte­griert sein. Ober­halb der Fer­sen­kap­pe befin­det sich der Fer­sen­auf­satz (Blin­ker), der als Achil­les­seh­nen­schutz fun­giert und daher ent­spre­chend dehn­bar abge­pols­tert sein soll­te. Je nach Mach­art wird der Schaft an der Unter­sei­te in sich ver­näht (Mokas­sin-Mach­art) oder mit einer dün­nen, fle­xi­blen Brand­soh­le (Zel­lu­lo­se­brand­soh­le) kle­be­ver­zwickt (AGO-Mach­art). Des Wei­te­ren wird für die Her­stel­lung von Lauf­schu­hen häu­fig das Stro­bel-Sys­tem (ver­näh­te Filz­brand­soh­le) ange­wen­det. Zudem exis­tie­ren vie­le ver­schie­de­ne „Misch­mach­ar­ten“, die je nach Ein­satz­ge­biet bzw. Funk­ti­on (Sta­bi­li­täts­schuh ver­sus Wett­kampf­schuh) des Lauf­schuhs ange­wen­det wer­den 34.

Auf­grund neu­er Mate­ri­al­ent­wick­lun­gen und neu­er Fer­ti­gungs­tech­no­lo­gien, ins­be­son­de­re im Tex­til­be­reich, hat der Schaft in den letz­ten Jah­ren an Bedeu­tung gewon­nen. Bei vie­len Lauf­schu­hen wird ent­we­der der gan­ze Schaft oder nur par­ti­el­le Berei­che des Schafts gestrickt (Abb. 3a). Mit dem Ein­satz von Gestrick kann eine geziel­te „Zonie­rung“ vor­ge­nom­men wer­den, um bei­spiels­wei­se eine Opti­mie­rung des ther­mi­schen Kom­forts zu errei­chen. Durch die Anwen­dung von Kle­be­tech­ni­ken oder durch Ver­schwei­ßen kön­nen Schaft­be­stand­tei­le naht­los zusam­men­ge­fügt wer­den, um so einer Bla­sen­bil­dung ent­ge­gen­zu­wir­ken und den Tra­ge­kom­fort zu erhö­hen. Zudem wer­den Schaft­ma­te­ria­li­en ver­wen­det, die auf öko­lo­gi­schen (z. B. bei der Zusam­men­ar­beit des Sport­schuh­her­stel­lers Adi­das mit der Orga­ni­sa­ti­on „Par­ley for the Oce­ans“, in der Plas­tik­müll – bevor er ins Meer gelangt – gesam­melt und dar­aus rezy­klier­te Schuh­schäf­te ange­fer­tigt wer­den) (Abb. 3b) oder bio­ni­schen (z. B. die soge­nann­ten Bio­s­teel-Fasern, eine Nach­bil­dung natür­li­cher Sei­de, eben­falls von Adi­das) Prin­zi­pi­en basie­ren (Abb. 3c).

Auch die Wei­ter­ent­wick­lung von Schnür- bzw. Ver­schluss­sys­te­men muss an die­ser Stel­le erwähnt wer­den. Hagen et al. konn­ten bereits für kon­ven­tio­nel­le Schnür­sys­te­me mit­tels Modi­fi­zie­rung der Schnür­tech­nik nicht nur deren Ein­fluss auf den sub­jek­ti­ven Tra­ge­kom­fort, son­dern auch auf kine­ti­sche und kine­ma­ti­sche Varia­blen nach­wei­sen 35 36. Aktu­ell kann der Ein­satz von BOA-Ver­schluss­sys­te­men ver­mehrt am Lauf­schuh­markt beob­ach­tet wer­den. Die­se Art eines zen­tra­len Dreh­ver­schluss­sys­tems, das ursprüng­lich in den 1990er Jah­ren als „Disc-Sys­tem“ in Lauf­schu­hen des Her­stel­lers Puma 37 ver­baut wur­de, hat sich bereits bei Rad­schu­hen und teil­wei­se im alpi­nen Ski­sport eta­bliert. Fee­ney et al. konn­ten kürz­lich für Lauf­schu­he, die mit ver­schie­de­nen BOA-Ver­schluss­sys­te­men aus­ge­rüs­tet waren, eine Redu­zie­rung der ver­ti­ka­len Kraft­an­stiegs­ra­ten zwi­schen 4 und 11 % gegen­über einem kon­ven­tio­nel­len Schnür­sys­tem nach­wei­sen 38.

Ein­le­ge­soh­le

Die Ein­le­ge­soh­le nimmt eine beson­de­re Stel­lung ein, da sie in der Lite­ra­tur weder ein­deu­tig dem Schaft noch der Boden­ein­heit zuge­ord­net wird. Seri­en­mä­ßig her­ge­stell­te Ein­le­ge­soh­len wer­den lose oder locker ange­hef­tet in den Schuh ein­ge­legt und kön­nen eben­falls Ein­fluss auf die Nach­gie­big­keits­ei­gen­schaf­ten haben. Die mecha­ni­schen Eigen­schaf­ten von Ein­le­ge­soh­len kön­nen durch­aus einen wenn auch gerin­gen Ein­fluss auf die resul­tie­ren­den Eigen­schaf­ten des Gesamt­sys­tems Schuh neh­men 39. Die eigent­li­che Auf­ga­be einer Ein­le­ge­soh­le besteht dar­in, den Fuß kom­for­ta­bel auf der fes­ten, ebe­nen Zwi­schen­soh­le (oder Brand­soh­le) zu bet­ten. Da die Fuß­soh­le kon­tu­riert ist, soll­te die Ein­le­ge­soh­le aus­glei­chend wir­ken und sich ent­spre­chend dem Fuß anpas­sen. Die Mate­ri­al­di­cke seri­en­mä­ßig her­ge­stell­ter Ein­le­ge­soh­len vari­iert zwi­schen 3 und 6 mm. Sie sind in der Regel aus Poly­ure­than (PUR), Ethy­len­vi­nyl­ace­tat (EVA) oder einer Mischung aus bei­den Schaum­stof­fen gefer­tigt. Die Deck­schicht besteht zumeist aus Nylon oder spe­zi­el­len Filz­ar­ten. Bis­lang gibt es aber nur weni­ge Her­stel­ler, die der seri­el­len Ein­le­ge­soh­le eine ange­mes­se­ne funk­tio­nel­le Bedeu­tung sowohl im Hin­blick auf den mecha­ni­schen und ther­mi­schen Kom­fort als auch im Zusam­men­hang mit der Prä­ven­ti­on von Bla­sen­ent­ste­hung und der Schuh­hy­gie­ne bei­mes­sen. Dies scheint aller­dings nur unter Berück­sich­ti­gung der kom­ple­xen Inter­ak­ti­on zwi­schen Ein­le­ge­soh­le, Schaft und Laufso­cke mög­lich zu sein 40 41.

Auch im Hin­blick auf eine prä­ven­ti­ve und/oder reha­bi­li­ta­ti­ve Funk­ti­on in Bezug auf lauf­sport­in­du­zier­te Ver­let­zungs­mus­ter bzw. Fuß­fehl­stel­lun­gen muss der Nut­zen seri­ell her­ge­stell­ter Ein­le­ge­soh­len negiert wer­den. Hier muss nach wie vor der Ein­satz einer indi­vi­dua­li­sier­ten Ein­la­gen­ver­sor­gung favo­ri­siert wer­den, die aller­dings gegen­wär­tig noch als eher auf­wen­dig und kos­ten­in­ten­siv ein­zu­schät­zen ist. Moder­ne Fer­ti­gungs­tech­no­lo­gien wie bei­spiels­wei­se die 3D-Druck­tech­no­lo­gie (vgl. Zwi­schen­soh­le) könn­ten hier für die indi­vi­dua­li­sier­te Ein­la­gen­ver­sor­gung eine inter­es­san­te Per­spek­ti­ve – sowohl für Ath­le­ten als auch für die Ortho­pä­die­tech­nik – darstellen.

Zwi­schen­soh­le

Die Zwi­schen­soh­le wird auch als das „Herz des Lauf­schuhs“ bezeich­net, da sie maß­geb­lich sei­ne funk­tio­nel­len Eigen­schaf­ten deter­mi­niert. So ist sie zum Bei­spiel für die Aus­prä­gung der funk­tio­nel­len Sport­schuh­pa­ra­me­ter Dämp­fung, Sta­bi­li­tät, Tor­si­ons­fä­hig­keit, Vor­fuß­fle­xi­bi­li­tät, Abroll­ver­hal­ten und Schuh­ge­wicht ver­ant­wort­lich. Die noch immer am häu­figs­ten ver­wen­de­ten Werk­stof­fe sind PUR (Poly ure­than) und ins­be­son­de­re EVA, wobei PUR zwar lang­le­bi­ge­re Nach­gie­big­keits­ei­gen­schaf­ten auf­weist, jedoch schwe­rer als EVA ist 42. Größ­ten­teils wird das in Zwi­schen­soh­len ver­wen­de­te EVA-Mate­ri­al in soge­nann­ten She­ets her­ge­stellt. Die­se ähneln gro­ßen Mat­ten bzw. Plat­ten. Aus die­sen EVA-She­ets wer­den etwa in der Grö­ße einer Zwi­schen­soh­le soge­nann­te Blo­cker gefer­tigt. Dabei wird fol­gen­de Klas­si­fi­zie­rung der Blo­cker hin­sicht­lich der Kon­struk­ti­on vor­ge­nom­men 43:

  • „one pie­ce cut/grind“: Die Blo­cker wer­den durch Zer­schnei­den (ein Stück) der EVA-She­ets her­ge­stellt und dann in die end­gül­ti­ge Form gebracht.
  • „mul­ti pie­ce cut/grind“: Die­se Kon­struk­ti­on wird ange­wen­det, wenn die Zwi­schen­soh­le aus meh­re­ren Tei­len besteht (z. B. Auf­nah­me von Design- oder Sta­bi­li­täts­ele­men­ten). Die­se Kon­struk­ti­on basiert auf der Zusam­men­set­zung meh­re­rer aus­ge­schnit­te­ner Tei­le unter­schied­li­cher EVA-She­ets (z. B. unter­schied­li­che Här­ten für Sta­bi­li­täts­ele­men­te). Die­se wer­den ent­spre­chend wei­ter­ver­ar­bei­tet (z. B. geschliffen).
  • „one pie­ce mold/grind“: Bei die­ser Kon­struk­ti­on wer­den die Blo­cker zuerst „vor­ge­formt“ („pre­mol­d­ed“) und dann zuge­schlif­fen. Das Vor­for­men der Blo­cker kann ent­we­der durch Druck­vul­ka­ni­sa­ti­on („press curing“) oder per Ein­spritz­ver­fah­ren („injec­tion“) erfol­gen. Die­se Kon­struk­ti­on hat den Vor­teil, dass weni­ger Mate­ri­al­ab­fall ent­steht. Jedoch müs­sen dafür ver­schie­de­ne Guss­for­men her­ge­stellt wer­den, wodurch die initia­len Kos­ten steigen.
  • „core and rim“: Die­se Kon­struk­ti­ons­wei­se beruht auf zwei Tei­len: dem Zwi­schen­soh­len­kern („core“ bzw. „base/body“) und dem Rand („rim“ bzw. „cup­wall“). Die­ser Typ von Blo­ckern wird in der Regel bei Model­len ange­wen­det, bei denen der Außen­rand der Zwi­schen­soh­len mit deko­ra­ti­ven Ele­men­ten (z. B. Mesh-Mate­ria­li­en) ver­se­hen wird.

Auch hin­sicht­lich des Fer­ti­gungs­pro­zes­ses las­sen sich EVA-Blo­cker klas­si­fi­zie­ren. Dabei wer­den fol­gen­de Pro­zes­se unterschieden:

  • „copy and hand grind“: Die­se Blo­cker wer­den unmit­tel­bar aus den EVA-She­ets ange­fer­tigt. Der gesam­te Pro­zess besteht aus dem Zuschnei­den („cut­ting“), dem „eigent­li­chen“ Schnei­den („sli­cing“), dem Fein­schnei­den („tape­ring“) und dem Schlei­fen („grin­ding“).
  • „com­pres­si­on mol­ding“: Die Anfer­ti­gung die­ser Blo­cker basiert auf der direk­ten Vul­ka­ni­sa­ti­on des EVAs in den Blo­cker­for­men. Unter Vul­ka­ni­sa­ti­on wird die Umwand­lung des nur wenig elas­ti­schen und rasch brü­chig wer­den­den Roh­kau­tschuks (Natur­kau­tschuk und Syn­the­se­kau­tschuk) in elas­ti­sche­res und bestän­di­ge­res Gum­mi durch geeig­ne­te Che­mi­ka­li­en ver­stan­den. Beim Pro­zess des „com­pres­si­on mol­ding“ kommt es zu einer Reduk­ti­on des Mate­ri­al­ab­falls, was in der Seri­en­pro­duk­ti­on von Zwi­schen­soh­len im Hin­blick auf die Kos­ten­sen­kung grund­sätz­lich einen wich­ti­gen Punkt darstellt.
  • „injec­tion mol­ding“: Die­ser Pro­zess ähnelt dem eben beschrie­be­nen „com­pres­si­on mol­ding“. Der Unter­schied besteht dar­in, dass Vul­ka­ni­sa­ti­on und Form­ge­bung der Blo­cker per Ein­spritz­ver­fah­ren („injec­tion“) erfol­gen. In die­sem Zusam­men­hang ist erwäh­nens­wert, dass die Schuh­ma­schi­nen­fir­ma Des­ma in Koope­ra­ti­on mit den Unter­neh­men Hew­lett Packard (HP), RSscan, Super­feet und Brooks anläss­lich der ISPO 2018 eine Fer­ti­gungs­tech­no­lo­gie („Fit­Sta­ti­on“) vor­ge­stellt hat, die es erlaubt, mit­tels PUR-Spritz­ma­schi­nen („injec­tion mol­ding“) drei Schuh­be­rei­che (Vor‑, Mit­tel- und Rück­fuß) mit unter­schied­li­cher Här­te zu sprit­zen 44. In abseh­ba­rer Zukunft soll es sogar mög­lich sein, media­le und late­ra­le Soh­len­seg­men­te mit unter­schied­li­chen PUR-Här­ten respek­ti­ve unter­schied­li­cher Dich­te zu sprit­zen, sodass ins­ge­samt sechs Berei­che in einem Fer­ti­gungs­pro­zess „indi­vi­dua­li­siert“ wer­den können.

Neben der Ver­wen­dung von EVA und PUR kom­men in letz­ter Zeit für höher­prei­si­ge Lauf­schu­he auch Zwi­schen­soh­len auf der Basis von TPU (ther­mo­plas­ti­sches Poly­ure­than) oder PEBA (TPE-A-Poly­amid bzw. Poly­e­ther­blo­ck­amid) auf den Markt 45. TPU-Zwi­schen­soh­len wer­den z. B. in den „Boost“-Laufschuhen von Adi­das ver­wen­det. Das von BASF ent­wi­ckel­te Mate­ri­al ist ein soge­nann­tes „expan­ded TPU“ (ETPU) und weist auf­grund der ver­ar­bei­te­ten „beads“ (klei­ne Kügel­chen in Tablet­ten­grö­ße) das cha­rak­te­ris­ti­sche Design der Zwi­schen­soh­len­haut auf (Abb. 3b u. c). Zwi­schen­soh­len aus PEBA wer­den bei­spiels­wei­se in den Nike-Model­len „Vapor­fly 4%“ bzw. „Vapor­fly next%“ ver­baut. Bei­de Mate­ria­li­en zeich­nen sich im Ver­gleich zu kon­ven­tio­nel­len EVA-Mate­ria­li­en durch einen gerin­ge­ren Ener­gie­ver­lust bzw. eine höhe­re Ener­gie­rück­ge­win­nung („ener­gy return“) aus, wobei das PEBA-Mate­ri­al leich­ter, dafür aber weni­ger halt­bar als TPU ist 46 47. Das bedeu­tet, dass es deut­lich frü­her zu einer plas­ti­schen Defor­ma­ti­on kommt, dass also der Lauf­schuh eher sei­ne ursprüng­li­chen Dämp­fungs­ei­gen­schaf­ten ver­liert. Die­se Tat­sa­che wur­de bereits bei kon­ven­tio­nel­len EVA-Zwi­schen­soh­len nach­ge­wie­sen: Bei einer her­kömm­li­chen EVA-Zwi­schen­soh­len­här­te von 55 Asker C (Mate­ri­al­här­te, die am häu­figs­ten in kon­ven­tio­nel­len Zwi­schen­soh­len ver­wen­det wird) kommt es bereits inner­halb der ers­ten 100 km zu einer deut­li­chen Redu­zie­rung der Nach­gie­big­keits­ei­gen­schaf­ten (Dämp­fung) sowohl im Rück­fuß- als auch im Vor­fuß­be­reich 48 49 50. Die­se Redu­zie­rung der Nach­gie­big­keits­ei­gen­schaf­ten fällt bei gerin­ge­ren Zwi­schen­soh­len­här­ten (40 Asker C) noch deut­li­cher aus 51.

Ein wei­te­rer Nach­teil von EVA-Mate­ria­li­en besteht in ihrer Tem­pe­ra­tur­ab­hän­gig­keit: Der Ein­fluss, den die Tem­pe­ra­tur auf das Ver­hal­ten von Kunst­stof­fen bzw. Elas­to­me­ren und die Eigen­schaf­ten von Form­tei­len aus­übt, wirkt sich weit stär­ker und vor allem auch inner­halb weit nied­ri­ge­rer Tem­pe­ra­tur­be­rei­che aus als bei Metal­len 52. Die mit Erwär­mung oder Abküh­lung ver­bun­de­ne  Ver­än­de­rung des Ener­gie­zu­stan­des führt zu mar­kan­ten Ände­run­gen der mecha­ni­schen, aber auch der elek­tri­schen und che­mi­schen Eigen­schaf­ten. Kunst­stof­fe sind infol­ge­des­sen nur in rela­tiv gerin­gem Umfang wär­me­be­stän­dig und form­sta­bil. Klein­dienst et al. haben mit­tels einer ser­vo­hy­drau­li­schen Druck­prüf­ma­schi­ne ein typi­sches Belas­tungs­mus­ter eines Läu­fers simu­liert und die Dämp­fungs­ei­gen­schaf­ten von EVA-Zwi­schen­soh­len, die sich aus­schließ­lich in ihrem Här­te­grad unter­schie­den, bei unter­schied­li­chen Umge­bungs­tem­pe­ra­tu­ren ana­ly­siert 53. Abbil­dung 4 lässt sich ent­neh­men, dass (extrem) vari­ie­ren­de Tem­pe­ra­tu­ren Ein­fluss auf die funk­tio­nel­le Stei­fig­keit von EVA-Mate­ria­li­en und dem­zu­fol­ge auch auf die Rück­fuß­dämp­fung haben. Gene­rell gilt, dass sich mit sin­ken­den Tem­pe­ra­tu­ren die funk­tio­nel­len Stei­fig­kei­ten erhö­hen und somit die wahr­ge­nom­me­ne Dämp­fung här­ter wird. Zudem resul­tie­ren aus nied­ri­ge­ren Tem­pe­ra­tu­ren gerin­ge­re bzw. kür­ze­re Defor­ma­ti­ons­we­ge. Dass für die­se tem­pe­ra­tur­ab­hän­gi­ge Ände­rung der Dämp­fungs­ei­gen­schaf­ten eher das Umge­bungs­kli­ma und weni­ger die durch den Auf­prall frei­ge­setz­te Wär­me­en­er­gie ver­ant­wort­lich ist, zei­gen Klein­dienst und West­phal in einer Fall­stu­die 54: Basie­rend auf den Daten eines Tem­pe­ra­tur­sen­sors, der mit­tig in Bezug auf die Zwi­schen­soh­len­hö­he unter dem Cal­ca­neus imple­men­tiert wur­de, gelang­ten sie zu dem Schluss, dass sowohl die Umge­bungs­tem­pe­ra­tur (auf­grund von Absorp­ti­on) als auch die Boden­tem­pe­ra­tur (auf­grund der Refle­xi­on vom Lauf­un­ter­grund) erheb­li­che Ein­fluss­fak­to­ren nicht nur bezüg­lich des Schuh­kli­mas, son­dern auch der EVA-Zwi­schen­soh­len­tem­pe­ra­tur dar­stel­len. Sin­c­lair et al. 57 58.

Neben den oben ange­führ­ten Fer­ti­gungs­tech­no­lo­gien zur Her­stel­lung von Zwi­schen­soh­len wur­den im Jahr 2016 die ers­ten Lauf­schu­he mit Zwi­schen­soh­len, die mit­tels 3D-Druck­tech­no­lo­gie gefer­tigt wur­den, vor­ge­stellt 59. Vor­rei­ter sind hier die Her­stel­ler Adi­das, New Balan­ce, Nike und Under Armour (Abb. 5). Als Basis­ma­te­ri­al für den 3D-Druck wird in der Regel ein TPU-Mate­ri­al ver­wen­det. Mit­tels der 3D-Druck­tech­no­lo­gie sol­len nach Anga­ben der Her­stel­ler maß­ge­fer­tig­te Kom­po­nen­ten bzw. Zwi­schen­soh­len­ei­gen­schaf­ten rea­li­siert wer­den. Ähn­lich dem Pro­zess des „injec­tion mol­ding“ von Des­man sol­len basie­rend auf einem „Fit­ting-Ver­fah­ren“ (unter Berück­sich­ti­gung indi­vi­du­el­ler Prä­fe­ren­zen und bio­me­cha­ni­scher Anfor­de­run­gen) per­so­na­li­sier­te Zwi­schen­soh­len gedruckt werden.

Aller­dings muss ange­sichts zu lan­ger Druck­zei­ten und somit zu hoher Her­stel­lungs­kos­ten wohl noch auf eine neue Genera­ti­on von 3D-Dru­ckern bzw. eine gene­rel­le Opti­mie­rung der 3D-Druck­tech­no­lo­gie gewar­tet wer­den, um eine Markt­durch­drin­gung auf einem nor­ma­len Preis­ni­veau zu gewähr­leis­ten. Im Gegen­satz dazu wer­den 3D-gedruck­te Ein­la­gen in der ortho­pä­di­schen Ein­la­gen­ver­sor­gung bereits erfolg­reich ange­wen­det 60. Eben­so bie­tet die Fir­ma Phits im Sport­be­reich indi­vi­dua­li­sier­te und unter Berück­sich­ti­gung der bio­me­cha­ni­schen Anfor­de­run­gen der jewei­li­gen Sport­art ent­wor­fe­ne 3D-gedruck­te Ein­la­gen an – sowohl für den Pro­fi- als auch für den All­tags­sport­ler 61.

Einen wei­te­ren Aspekt, der in den letz­ten Jah­ren zuneh­mend an Bedeu­tung gewon­nen hat, stellt die öko­lo­gi­sche bzw. nach­hal­ti­ge sowie ungif­ti­ge Fer­ti­gung von Zwi­schen­soh­len dar 62 63. Ähn­lich wie bei der Schaft­her­stel­lung umfasst dies nicht nur die Anwen­dung öko­lo­gi­scher Fer­ti­gungs­tech­no­lo­gien, son­dern auch den Ein­satz nach­hal­ti­ger Mate­ria­li­en. Grund­sätz­lich kön­nen dabei – neben dem Pro­blem einer öko­lo­gi­schen Ent­sor­gung alter Lauf­schu­he – zwei Her­an­ge­hens­wei­sen unter­schie­den wer­den, um den Ein­satz fos­si­ler (erd­öl­ba­sier­ter) Roh­ma­te­ria­li­en zu redu­zie­ren. So wird zum einen ver­sucht, Zwi­schen­soh­len aus recy­cel­tem Mate­ri­al her­zu­stel­len (z. B. EVA), zum ande­ren, Zwi­schen­soh­len­schäu­me aus bio­ba­sier­ten Roh­ma­te­ria­li­en anzu­fer­ti­gen. Bei­de Ansät­ze befin­den sich mehr oder weni­ger noch im Ver­suchs­sta­di­um, denn die Her­aus­for­de­rung besteht nicht nur dar­in, recy­cel­te oder bio­ba­sier­te Schäu­me ein­zu­set­zen, son­dern auch in der Gewähr­leis­tung der funk­tio­nel­len Anfor­de­run­gen an die Mate­ria­li­en. Dies betrifft ins­be­son­de­re die Nach­gie­big­keits­ei­gen­schaf­ten und die Halt­bar­keit bzw. die Lang­le­big­keit sol­cher Mate­ria­li­en. Aus die­sem Grund wer­den momen­tan nur Zwi­schen­soh­len­kom­po­nen­ten her­ge­stellt, die Misch­for­men dar­stel­len, also bei­spiels­wei­se zu 30 % aus nach­hal­ti­gen und zu 70 % aus fos­si­len Roh­ma­te­ria­li­en bestehen. Zudem scheint der Fer­ti­gungs­pro­zess noch nicht aus­ge­reift zu sein. Das ver­mehr­te Bemü­hen der Lauf­schuh­in­dus­trie, öko­lo­gi­sche Aspek­te in der Lauf­schuh­her­stel­lung zu  rea­li­sie­ren, zeigt die Ein­füh­rung des Modells  „Future­craft Loop“ von Adi­das, bei dem die TPU-Zwi­schen­soh­le zu 100 % recy­cel­bar ist 64.

Außen­soh­le

Wäh­rend der Schaft dazu dient, den Fuß mög­lichst opti­mal mit der Zwi­schen­soh­le zu ver­bin­den, soll die Außen­soh­le die Zwi­schen­soh­le vor äuße­ren (mecha­ni­schen) Ein­wir­kun­gen schüt­zen. Zudem muss sie je nach dem Ein­satz­ge­biet des Lauf­schuhs eine opti­ma­le Haf­tung bzw. Frik­ti­on (Rei­bungs­ver­hal­ten, im Sport­schuh­be­reich auch als „Trak­ti­on“ bezeich­net) zwi­schen Lauf­schuh und Unter­grund bie­ten. Daher ist die 2 bis 8 mm dicke Außen­soh­le aus beson­ders abrieb­fes­ten Gum­mi­ma­te­ria­li­en gefer­tigt und unter­schei­det sich durch unter­schied­li­che Pro­fi­lie­run­gen: Von fei­nen, nur 2 bis 3 mm dün­nen Wett­kampf­pro­fi­len über All­round- bis zu gro­ben, 8 mm dicken Gelän­de­pro­fi­len sind die ver­schie­dens­ten Aus­prä­gun­gen ver­tre­ten (Abb. 6). Durch Varia­ti­on der Mate­ri­al­dich­te sowie der Dicke der Außen­soh­le lässt sich neben der Modi­fi­ka­ti­on der Trak­ti­ons- und Abrie­b­ei­gen­schaf­ten auch ein gewis­ser Ein­fluss auf die Fle­xi­ons­ei­gen­schaf­ten (z. B. lon­gi­tu­di­na­le Bie­ge­ei­gen­schaf­ten im Vor­fuß­be­reich), auf die Dämp­fung (z. B. das Mate­ri­al „blown rub­ber“ – auf­ge­schäum­ter Gum­mi mit gerin­ge­rer Dich­te – im Vor­fuß­be­reich) sowie das Schuh­ge­wicht neh­men 65. Die Trak­ti­on bleibt jedoch die wich­tigs­te Funk­ti­on der Außen­soh­le bei Lauf­schu­hen 66 67. Dies­be­züg­lich erscheint es etwas über­ra­schend, dass zum The­ma „Lauf­schuh und Trak­ti­on“ bzw. gene­rell zum The­ma „Lauf­schu­he und Außen­soh­le“ – ins­be­son­de­re im Ver­gleich zu Fuß­ball­schu­hen 68 69 – so gut wie kei­ne wis­sen­schaft­li­chen Publi­ka­tio­nen in der öffent­lich zugäng­li­chen Lite­ra­tur zu fin­den sind. Vali­ant 70 führt in sei­ner Abhand­lung über Trak­ti­ons­ei­gen­schaf­ten von Sport­schu­hen an, dass der Rück­fuß- und ins­be­son­de­re der Vor­fuß­be­reich der Außen­soh­le für den Läu­fer wich­tig sei­en. Um ein Rut­schen wäh­rend der Lan­de­pha­se (Abbrem­sung; Rück­fuß­be­reich) zu ver­mei­den, ist ein Rei­bungs­ko­ef­fi­zi­ent (Quo­ti­ent aus hori­zon­ta­ler und ver­ti­ka­ler [Bodenreaktions-]Kraft) von 0,6 und wäh­rend der Abstoß­pha­se (Beschleu­ni­gung; Vor­fuß­be­reich) von 0,7 erfor­der­lich. Auch Nigg et al. 71 emp­feh­len zur Gewähr­leis­tung mini­ma­ler Trak­ti­ons­an­for­de­run­gen (Ver­mei­den von Rut­schen) einen Rei­bungs­ko­ef­fi­zi­en­ten, der zwi­schen 0,6 und 0,9 liegt.

Sowohl die Wer­te von Vali­ant 72 als auch von Nigg et al. 73 bezie­hen sich auf den trans­la­to­ri­schen Rei­bungs­ko­ef­fi­zi­en­ten. Mit trans­la­to­ri­scher Trak­ti­on ist beim Lau­fen die gerad­li­ni­ge Bewe­gung des Schuhs ent­lang sei­ner Lon­gi­tu­di­nal­ach­se gemeint. Dem­ge­gen­über wird unter „rota­to­ri­scher Trak­ti­on“ das Dre­hen des Fußes in Bezug auf den Unter­grund ver­stan­den. Beim Lauf­schuh bzw. beim Lau­fen liegt das Inter­es­se eher in der Bestim­mung des trans­la­to­ri­schen Rei­bungs­ko­ef­fi­zi­en­ten, wäh­rend bei azy­kli­schen Sport­ar­ten (z. B. Fuß­ball, Bas­ket­ball oder Ten­nis) eher die Bestim­mung der rota­to­ri­schen Trak­ti­on im Mit­tel­punkt steht. Es ist jedoch anzu­neh­men, dass bei Lauf­sport­ar­ten, die plötz­li­che Rich­tungs­wech­sel beinhal­ten, bei­spiels­wei­se beim Trail oder Moun­tain Run­ning, die rota­to­ri­sche Kom­po­nen­te – nicht nur in Bezug auf Ver­let­zungs­prä­ven­ti­on, son­dern auch im Hin­blick auf den Leis­tungs­aspekt – an Bedeu­tung gewin­nen wird. Die­se Annah­me wird durch die Stu­die von Kesh­va­ri et al. 74 unter­stützt, die mit­tels eines Trak­ti­ons­mess­ge­rä­tes („TUM Track­Tes­ter“, Abb. 7) den rota­to­ri­schen Gleit­rei­bungs­ko­ef­fi­zi­en­ten ver­schie­de­ner Außen­soh­len­pro­fi­le für Traillauf­schu­he des Her­stel­lers Scott objek­tiv ana­ly­siert und inner­halb eines kom­ple­xen Feld­tests sub­jek­tiv eva­lu­iert haben.

Im Zusam­men­hang mit dem Leis­tungs­aspekt ver­gli­chen Woro­bets et al. 75 die Trak­ti­ons­ei­gen­schaf­ten einer kon­ven­tio­nel­len Lauf­schuh-Außen­soh­le mit einer opti­mier­ten Außen­soh­le. Die opti­mier­te Außen­soh­le unter­schied sich aus­schließ­lich dar­in, dass im Vor­fuß­be­reich als Mate­ri­al ein „high trac­tion rub­ber“ ver­wen­det wur­de, das im Ver­gleich zum kon­ven­tio­nel­len Außen­soh­len­ma­te­ri­al wei­cher aus­fiel. Zwan­zig Pro­ban­den muss­ten mit bei­den Test­schuh­mo­di­fi­ka­tio­nen eine Art Hin­der­nis­par­cours durch­lau­fen, in dem u. a. Kur­ven­lau­fen, maxi­ma­les Beschleu­ni­gen und ein abrup­ter Rich­tungs­wech­sel von 180° ent­hal­ten waren. Das Resul­tat: Die Pro­ban­den waren mit dem Lauf­schuh, der das „high trac­tion rub­ber“ im Vor­fuß ent­hielt, signi­fi­kant schnel­ler. Die Autoren schlie­ßen dar­aus, dass opti­ma­le Trak­ti­ons­ei­gen­schaf­ten nicht nur die mini­ma­len Trak­ti­ons­an­for­de­run­gen für das Ver­mei­den von Rut­schen beinhal­ten, son­dern auch zu einer Leis­tungs­stei­ge­rung füh­ren kön­nen 76.

Wie aus die­ser Stu­die 77 des Wei­te­ren her­vor­geht, wur­den die höhe­ren Trak­ti­ons­ei­gen­schaf­ten durch ein wei­che­res Außen­soh­len-Mate­ri­al (in die­sem Fall Gum­mi) erreicht. Ein wei­che­res Außen­soh­len-Mate­ri­al führt in der Regel auch zu einem höhe­ren Abrieb und vice ver­sa 78. Ein höhe­rer Abrieb ist wie­der­um dort zu fin­den, wo eine höhe­re Rei­bung statt­fin­det. Das heißt, beim Lauf­schuh sind die bei­den pro­mi­nen­ten Berei­che (Rück- und Vor­fuß­be­reich), die sowohl für die Trak­ti­on als auch für den Abrieb ver­ant­wort­lich sind, iden­tisch. Es bleibt somit eine Her­aus­for­de­rung für die Her­stel­ler, die­sen Ant­ago­nis­mus der Außen­soh­len-Anfor­de­rung seg­ment­spe­zi­fisch unter Berück­sich­ti­gung des Ein­satz­ge­bie­tes bzw. der Boden­be­schaf­fen­heit und der jewei­li­gen sport­li­chen Akti­vi­tät opti­mal zu lösen.

Wei­te­rer For­schungs­be­darf besteht hin­sicht­lich der Tem­pe­ra­tur­ab­hän­gig­keit der Außen­soh­len-Mate­ria­li­en auf die Trak­ti­ons­ei­gen­schaf­ten. Zudem gibt es bis­her kei­ne öffent­lich zugäng­li­chen Daten bzw. Infor­ma­tio­nen über die Trak­ti­ons­an­for­de­run­gen beim Berg­auf- und Berg­ab­lau­fen bzw. beim Lau­fen auf Sedi­ment­bö­den (z. B. Geröll­bo­den). Die­ses Wis­sen wäre jedoch für Lauf­sport­ak­ti­vi­tä­ten wie bei­spiels­wei­se Trail‑, Moun­tain- und Skyrun­ning von gro­ßer Bedeu­tung. Zudem soll­ten die offi­zi­el­len Nor­men zur Über­prü­fung der Rutsch­hem­mung (DIN EN ISO 13287:2013) sowie zur Bestim­mung des Abrieb­wi­der­stan­des (DIN ISO 4649:2014–03) im Hin­blick auf Sport­schu­he gene­rell und ins­be­son­de­re für Lauf­schu­he erwei­tert bzw. den rea­len Bedin­gun­gen, die mög­lichst dem Ein­satz­ge­biet des Schuhs nahe­kom­men, ange­passt wer­den. Bei­spie­le aus Cal­ga­ry und Mün­chen zei­gen dies­be­züg­li­che Mög­lich­kei­ten – aber auch Not­wen­dig­kei­ten 79 80.

Abschlie­ßend ist dar­auf hin­zu­wei­sen, dass – ähn­lich wie bei Zwi­schen­soh­len und Schaft­kon­struk­tio­nen – auch bei der Her­stel­lung von Außen­soh­len zuneh­mend ver­sucht wird, nach­hal­ti­ge bzw. öko­lo­gi­sche Fer­ti­gungs­tech­no­lo­gien und Mate­ria­li­en anzu­wen­den 81. Aller­dings besteht auch hier die Her­aus­for­de­rung, dass auch nach­hal­ti­ge Lösun­gen die funk­tio­nel­len Anfor­de­run­gen – ins­be­son­de­re bei den Abrie­b­ei­gen­schaf­ten – erfül­len sol­len. Dies lässt sich offen­bar der­zeit noch schwer umset­zen: Momen­tan las­sen sich nur Antei­le zwi­schen 20 und 30 % von recy­cel­tem Gum­mi bei Lauf­schuh-Außen­soh­len realisieren.

Fazit und Ausblick

Seit der Ein­füh­rung der ers­ten indus­tri­ell gefer­tig­ten Lauf­schu­he vor etwa 130 Jah­ren haben sich die drei funk­tio­nel­len Anfor­de­run­gen an Sport­schu­he nicht ver­än­dert: Nach wie vor ste­hen Ver­let­zungs­prä­ven­ti­on, Opti­mie­rung des Kom­forts und Leis­tungs­ver­bes­se­rung im Mit­tel­punkt. Eben­so wenig haben sich die Haupt­be­stand­tei­le und somit der prin­zi­pi­el­le Auf­bau eines Lauf­schuhs ver­än­dert: Die­ser setzt sich immer noch aus zwei wesent­li­chen Kom­po­nen­ten zusam­men – dem Schaft und der Boden­ein­heit, die aus Zwi­schen­soh­le und Außen­soh­le besteht. Die Ein­le­ge­soh­le fun­giert als Schnitt­stel­le zwi­schen Schaft und Bodeneinheit.

Obwohl die funk­tio­nel­len Anfor­de­run­gen sowie die Haupt­be­stand­tei­le eines Lauf­schuhs über die Zeit gleich geblie­ben sind, hat der Lauf­schuh nicht nur sein Aus­se­hen gra­vie­rend ver­än­dert, son­dern auch sei­ne Ein­satz­ge­bie­te sind viel­fäl­ti­ger gewor­den, was wie­der­um in der Aus­prä­gung und Frag­men­tie­rung sei­ner funk­tio­nel­len Eigen­schaf­ten und deren Umset­zung im Lauf­schuh deut­lich erkenn­bar ist (Abb. 8). Gera­de in den letz­ten Jah­ren haben neue Fer­ti­gungs­tech­no­lo­gien sowie neue Mate­ria­li­en zum enor­men Fort­schritt in der Lauf­schu­h­ent­wick­lung bei­getra­gen. Ins­be­son­de­re durch die Anwen­dung der Strick­tech­no­lo­gie sowie naht­lo­ser Füge­tech­ni­ken bei der Schaft­kon­struk­ti­on konn­ten Kom­fort und Pass­form erheb­lich ver­bes­sert wer­den. Neue Zwi­schen­soh­len­ma­te­ria­li­en wie bei­spiels­wei­se TPU- und PEBA-Mate­ria­li­en füh­ren zu deut­lich dif­fe­ren­zier­te­ren Dämp­fungs­ei­gen­schaf­ten – auch unter ener­ge­ti­schen Gesichts­punk­ten. Sowohl die Strick­tech­no­lo­gie als auch die 3D-Druck­tech­no­lo­gie zur Her­stel­lung von Zwi­schen­soh­len eröff­nen ver­bes­ser­te Mög­lich­kei­ten für indi­vi­dua­li­sier­te Schu­he. Zudem ist ein kla­rer Trend in Rich­tung nach­hal­ti­ger und öko­lo­gi­scher Mate­ria­li­en sowie Fer­ti­gungs­tech­no­lo­gien zu beob­ach­ten. Dies betrifft alle Haupt­be­stand­tei­le des Lauf­schuhs, wobei aller­dings noch sub­stan­zi­el­le „Haus­auf­ga­ben“ bei der Boden­ein­heit zu erle­di­gen sind. Inter­es­sant ist dabei, dass Nigg bereits im Jahr 1990 im Rah­men sei­ner Über­le­gun­gen zum The­ma „Trend zur Natur und Sport­schuh­kon­struk­ti­on“ u. a. die bei­den Trends „Indi­vi­dua­li­sie­rung“ sowie „Ökologie/Nachhaltigkeit“ in einem For­schungs­be­richt für die Fir­ma Adi­das ange­führt hat 82.

Neben den oben ange­führ­ten Trends waren die letz­ten 20 Jah­re auch durch eine so inten­si­ve wie kri­ti­sche Aus­ein­an­der­set­zung mit dem ori­gi­nä­ren Lauf­schuh­kon­zept „Dämp­fen – Stüt­zen – Füh­ren“ 83 im Zusam­men­hang mit der Prä­ven­ti­on lauf­sport­spe­zi­fi­scher Ver­let­zungs­mus­ter sowie der Opti­mie­rung des Kom­forts geprägt. Hier kam es zu einem Para­dig­men­wech­sel, der pri­mär durch die For­schungs­grup­pe um Ben­no Nigg initi­iert wur­de 84 85 86. Aus­ge­hend vom ori­gi­nä­ren Kon­zept in Bezug auf die Redu­zie­rung der Stoß­kräf­te (Dämp­fung) sowie die Ske­lett­aus­rich­tung (medi­o­la­te­ra­le Sta­bi­li­tät) wird ein „Mus­kel-Tuning-Kon­zept“ (basie­rend auf der Mus­kel­vi­bra­ti­on), ein Kon­zept zum „Prä­fe­rier­ten Bewe­gungs­pfad“ sowie zu einem soge­nann­ten Kom­fort­fil­ter vor­ge­schla­gen. In die­sem Zusam­men­hang wird auf die deutsch­spra­chi­gen Über­sichts­ar­bei­ten von Walt­her und Kol­le­gen 87 88 ver­wie­sen, die die­sen Para­dig­men­wech­sel aus sport­or­tho­pä­di­scher Sicht ver­ständ­lich dar­stel­len. Auch die Köl­ner For­schungs­grup­pe um Will­wa­cher in enger Zusam­men­ar­beit mit dem Unter­neh­men Brooks beschäf­tigt sich inten­siv mit der Eru­ie­rung, Wei­ter­ent­wick­lung und Eva­lu­ie­rung die­ser neu­en Kon­zep­t­an­sät­ze 89 91.

Im Rah­men die­ser wis­sen­schaft­lich fun­dier­ten Kon­zep­te haben sich zeit­gleich bestimm­te „Lauf­schuh­trends“ ent­wi­ckelt, die auf den Erkennt­nis­sen des oben auf­ge­zeig­ten Para­dig­men­wech­sels beru­hen. In die­sem Zusam­men­hang lässt sich etwa der Trend „Natür­li­ches Lau­fen“ („natu­ral run­ning“) in Ver­bin­dung mit soge­nann­ten Mini­mal­schu­hen bzw. Bar­fuß­schu­hen anfüh­ren 92 93 94. Ein Nach­weis für die pri­mä­re Inten­ti­on von Mini­mal­schu­hen, näm­lich das Risi­ko lauf­sport­spe­zi­fi­scher Ver­let­zungs­mus­ter zu redu­zie­ren, konn­te bis­her aller­dings noch nicht erbracht wer­den. Als Gegen­trend zu den Mini­mal­schu­hen kamen gegen Ende der 2000er Jah­re die soge­nann­ten Maxi­mal­schu­he auf den Markt. Dabei soll­ten mit Hil­fe einer dicke­ren Zwi­schen­soh­le (ca. 30 mm im Rück­fuß­be­reich) deut­lich wei­che­re Dämp­fungs­ei­gen­schaf­ten erzielt wer­den, die die Stoß­kräf­te redu­zie­ren sowie einen ver­bes­ser­ten Kom­fort bewir­ken soll­ten. Jedoch kann aus der Viel­zahl der aktu­ell ver­öf­fent­lich­ten Stu­di­en, in denen Maxi­mal­schu­he mit Mini­mal­schu­hen und mit kon­ven­tio­nel­len Schu­hen hin­sicht­lich ver­schie­dens­ter bio­me­cha­ni­scher, phy­sio­lo­gi­scher und sport­me­di­zi­ni­scher Varia­blen ana­ly­siert und ver­gli­chen wer­den, ange­sichts wider­sprüch­li­cher Ergeb­nis­se noch nicht abge­lei­tet wer­den, ob die oben ange­führ­te Inten­ti­on von Maxi­mal­schu­hen in Bezug auf Ver­let­zungs­prä­ven­ti­on und Kom­fort­op­ti­mie­rung tat­säch­lich erfüllt wird oder nicht 95 96 97 98 99 100.

Ein letz­ter Lauf­schuh­trend, der an die­ser Stel­le erwähnt wer­den soll, betrifft das von dem US-ame­ri­ka­ni­schen Lauf­schuh­her­stel­ler Nike im Jahr 2016 ange­kün­dig­te Pro­jekt „Brea­king 2“ mit dem Ziel, die 2‑StundenMarke im Mara­thon­lauf zu bre­chen. Dazu wur­de ein Schuh ent­wi­ckelt, der zwar die geo­me­tri­schen Dimen­sio­nen eines Maxi­mal­schuhs auf­weist, bei dem aber zusätz­lich eine Car­bon­plat­te in der Zwi­schen­soh­le inte­griert wur­de. Die­se Plat­te hat die Auf­ga­be, den Bereich der Zehen­grund­ge­len­ke zu ver­stei­fen, um beim Abstoß den Ener­gie­ver­lust zu mini­mie­ren und im bes­ten Fall sogar Ener­gie zurück­zu­ge­ben. Um den­noch ein har­mo­ni­sches Abroll­ver­hal­ten zu gewähr­leis­ten, wur­de eine Art Rocker-Tech­no­lo­gie im Vor­fuß­be­reich ver­wen­det, die mit­tels einer grö­ße­ren Zehen­spren­gung bzw. Spit­zen­spren­gung und einer ent­spre­chend dicke­ren Zwi­schen­soh­le (vgl. Maxi­mal­schu­he) rea­li­siert wur­de. Mit einem aus dem „Mon­za-Ren­nen“ (dort wur­de 2017 der ers­te Ver­such unter­nom­men, die 2‑Stun­den-Mar­ke im Mara­thon zu unter­bie­ten) wei­ter­ent­wi­ckel­ten Schuh des Typs „Vapor­fly Next%“ konn­te 2019 von Eliud Kip­cho­ge tat­säch­lich die 2‑Stun­den-Mar­ke unter­bo­ten wer­den. Für die­sen Erfolg wird neben des­sen Leis­tungs­ver­mö­gen und ande­ren Fak­to­ren (z. B. Stre­cken­pro­fil, Wind­schat­ten­lau­fen, kli­ma­ti­sche Bedin­gun­gen) auch der Lauf­schuh ver­ant­wort­lich gemacht. Für die­se schuh­spe­zi­fi­sche Leis­tungs­stei­ge­rung ver­wei­sen sowohl die Fir­ma Nike als auch Sport­schuh­wis­sen­schaft­ler auf das sym­bio­ti­sche Zusam­men­wir­ken der lon­gi­tu­di­na­len Bie­ge­stei­fig­keit und der eher elas­ti­schen Eigen­schaf­ten des ver­wen­de­ten Zwi­schen­soh­len­ma­te­ri­als (vgl. Zwi­schen­soh­le) 101 102 103 104 105.

Seit 2019 bie­ten nun­mehr auch ande­re Her­stel­ler wie z. B. Hoka One One, Sau­co­ny, New Balan­ce oder Adi­das (Abb. 9) Lauf­schu­he mit Rocker-Tech­no­lo­gie ver­bun­den mit einer Vor­fuß­ver­stei­fung an 106. Inter­es­sant ist die Tat­sa­che, dass die IAAF (der Leicht­ath­le­tik-Welt­ver­band) auf den leis­tungs­stei­gern­den Effekt der neu­en Lauf­schuh­ge­nera­ti­on unmit­tel­bar reagiert hat und nun in ihrer Regel 143 („Beklei­dung und Schu­he“) unter Punkt 2 eine „maxi­ma­le Dicke der Soh­le von 40 mm“ und unter Punkt 3 den „Ein­satz von nur einer elas­ti­schen Plat­te im Soh­len­ma­te­ri­al“ vor­schreibt. Die­se Vor­schrif­ten sol­len fai­re Wett­kampf­be­din­gun­gen gewähr­leis­ten, wobei die­se neue Rege­lung momen­tan eher zu inten­si­ven Dis­kus­sio­nen von Her­stel­lern, Ath­le­ten und Wis­sen­schaft­lern geführt hat 107 108.

In die­sem Zusam­men­hang ist dar­auf hin­zu­wei­sen, dass die Fir­ma Scott bereits im Jahr 2011 Lauf­schu­he mit einer soge­nann­ten „eRi­de-Tech­no­lo­gie“ auf den Markt gebracht hat, die ähn­li­che tech­ni­sche Kom­po­nen­ten (Rocker-Tech­no­lo­gie plus Vor­fuß­ver­stei­fung) auf­wie­sen 109. Dabei ist das ursprüng­li­che Kon­zept einer Kom­bi­na­ti­on von Rocker-Tech­no­lo­gie und Schuh­soh­len­ver­stei­fung schon wesent­lich älter – es stammt aus der Ortho­pä­die-Tech­nik 110.

Im Jahr 2016 hat die Lauf­zeit­schrift „aktiv­Lau­fen“ eine Markt­über­sicht zu 245 Lauf­schu­hen erstellt 111. Im sel­ben Jahr konn­te einer Pres­se­mit­tei­lung der Lauf­zeit­schrift „Runner’s World“ ent­nom­men wer­den, dass über 1.000 ver­schie­de­ne Lauf­schuh-Model­le im deut­schen Han­del ange­bo­ten wer­den – Ten­denz stei­gend. Inso­fern bleibt zu hof­fen, dass Niggs Kon­zept eines „Kom­fort­fil­ters“, bei dem jeder Läu­fer basie­rend auf sei­ner eige­nen Kom­fort­wahr­neh­mung bzw. Intui­ti­on den für ihn rich­ti­gen Lauf­schuh wählt, tat­säch­lich funk­tio­niert 112.

Für die Autoren:
Dr. Sport­wiss. Frank I. Michel 
SCM – Sports Con­sul­ting Michel 
Grä­be­nen 3 
88085 Lan­gen­ar­gen (Boden­see)
f.michel@sports-consulting-michel.com

Begut­ach­te­ter Beitrag/reviewed paper

Zita­ti­on
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