Als het aan TU/e-onderzoekers Troy Nachtigall en Oscar Tomico ligt, worden toekomstige garderobes gekenmerkt door aquariums met 3D-geprinte schoenen in een badje van biomaterialen, zoals kombucha. Dat gefermenteerde, gezonde hipsterdrankje kan namelijk ook gebruikt worden om organische zolen rond schoeisel te laten groeien. Een duurzaam alternatief voor plastic of rubber dat keer op keer vervangen kan worden na slijtage. Tijdens de huidige Dutch Design Week zijn prototypes van dergelijke ‘levende mode’ te zien.
Een gekweekte schoenzool van kombucha. Foto: Bart van Overbeeke
‘Minister krijgt ‘geen blaren’ van geprinte schoen’. Die kop prijkte alweer tien jaar geleden boven een van de vele artikelen over de opzienbarende hightech-outfit van toenmalig minister van Onderwijs Jet Bussemaker tijdens Prinsjesdag. De 3D-geprinte schoenen, dito jurk en tas die ze droeg, waren ontworpen door de TU/e-onderzoeksgroep Wearable Senses. In de modewereld, die draait om razendsnelle trends en continue verandering, is tien jaar een eeuwigheid. Toch vind je anno 2025 nauwelijks nog 3D-geprinte items in de gemiddelde kledingkast.
Aan de wetenschap ligt het zeker niet dat dit nog geen gemeengoed is, benadrukt Troy Nachtigall, die in 2015 als PhD-student meewerkte aan de innovatieve Prinsjesdag-look van Bussemaker. Hij hield zich toen vooral bezig met de 3D-geprinte schoenen, waarmee hij zich op onontgonnen terrein begaf. Inmiddels hij gepromoveerd aan de Hogeschool van Amsterdam en Assistant Professor bij de faculteit Industrial Design van de TU/e, en is hij nog steeds volledig betrokken bij Wearable Senses.
Nieuwe printtechnieken “We hebben ons onderzoek naar 3D-geprinte schoenen voortgezet en nieuwe printtechnieken ontwikkeld. Tien jaar geleden duurde het 4,5 dag om een schoen te printen, nu nog maar 1 dag. Ook andere technologische ontwikkelingen brengen ons steeds verder vooruit. Vooral biotechnologie is tegenwoordig echt veelbelovend.”
Nachtigall vond in faculteitsgenoot Oscar Tomico, universitair hoofddocent met een expertise in ‘Duurzaamheid na de mens’ (leven met planten), een goede partner. Samen werken ze aan 3D-geprinte schoenen met biologische zolen die telkens veranderd of vernieuwd kunnen worden.
Maatwerk voor de massa Dat is niet alleen duurzamer, het biedt ook legio mogelijkheden om je schoenen zelf helemaal naar wens te creëren. Zulk maatwerk is een belangrijke motivator om innovatie in de modewereld te laten omarmen; kleding en schoenen letterlijk op iemands lichaam kunnen maken, zoals bij haute couture, is alleen nog voor de happy few bereikbaar en betaalbaar. Maar als technologie maatwerk voor de massa mogelijk maakt, kan iedereen de best passende schoenen en kleding voor zichzelf creëren.
Nu 3D-printtechnieken sneller, laagdrempeliger en betaalbaarder worden, staat een volgende moderevolutie voor de deur, voorziet Nachtigall. “Op de schoenenmarkt is eindelijk momentum voor 3D-printen. Verschillende bedrijven specialiseren zich er al een tijdje in en ook grote merken, zoals Nike, hebben serieuze interesse. Het gaat langzaam maar zeker richting mainstream.”
In een artikel over de revolutie van 3D-geprinte schoenen vertelde Nachtigall dat consumenten nog de kat uit de boom kijken. “De toegevoegde waarde van een 3D-geprinte schoen is nog niet duidelijk genoeg, maar dat gaat dankzij data science en machine learning veranderen”, voorspelt hij.
Individueel comfort “Lopen is behoorlijk complex en comfort is de sleutel. Computationele productie maakt het mogelijk om niet alleen te ontwerpen naar de vorm van een voet, maar ook naar het gewicht en de drukprofielen van een individu.” Kunnen sneaker freakers dus binnenkort on demand gepersonaliseerde Nikes of Adidasschoenen laten printen? Zo’n vaart zal het nog niet lopen, vermoedt Nachtigall.
“De grote fabrikanten werken nog steeds volgens een industrieel systeem dat hen op dit moment goed uitkomt. Ze gebruiken de goedkoopste materialen die maar negen tot twaalf maanden meegaan, zodat mensen blijven consumeren. Bovendien zijn deze goedkope materialen gemengd, waardoor het onmogelijk is om de schoenen te recyclen. Op deze manier veroorzaakt de industrie ecologische rampen.”
“Maar er zijn steeds meer disruptors op de markt, zoals Zellerfeld, die werken aan verbeteringen in het gedrag, de vering en de flexibiliteit van 3D-geprinte schoenen. Dit brengt verifieerbare standaardisatie in het vizier, en dan wordt het commercieel interessant.”
Biozolen met kombucha Tijd dus voor volgende wetenschappelijke stappen, zoals de biozolen van Nachtigall en Tomico. “We begrijpen steeds beter hoe we biologische materialen kunnen laten groeien in combinatie met de structuur van een 3D-geprint object, in ons geval een schoen”, vertelt Tomico.
Zo kwamen de onderzoekers uit bij het razend populaire drankje kombucha, dat gehypet wordt vanwege de supergezonde eigenschappen. Die komen voort uit het fermentatieproces dat plaatsvindt als aan de (van oorsprong Koreaanse) gezoete zwarte of groene thee een bacteriecultuur wordt toegevoegd.
Verschillende onderdelen van een biologische zool gekweekt in kombucha. Foto: Bart van Overbeeke
Na ongeveer een week ontstaat een zwamachtig vel bovenop de drank, de kombucha-zwam of SCOBY (Symbiotic Culture Of Bacteria and Yeast) genoemd. In het geval van het drankje wordt die SCOBY eruit gefilterd, in het geval van de biozolen is dat schimmellaagje juist de hoofdrolspeler.
“Normaal gesproken zijn voor de productie van een schoenzool drie verschillende soorten plastic nodig, afhankelijk van structuur, prestatie en ontwerp”, legt Nachtigall uit. “Bij het 3D-printen van schoenen wordt het ingewikkelder, omdat het materiaal uit één stuk bestaat en zich anders gedraagt. Maar verschillende onderdelen van schoenen hebben verschillende functies en eigenschappen, aansluitend op de specifieke kenmerken van een voet en het loopproces.”
“Als we dus overstappen op het gebruik van slechts één materiaal, moet dat al deze verschillende eigenschappen vervullen. Dat maakt het ontwerpproces erg interessant, maar ook een grote uitdaging. Vooral als we onze ecologische doelstellingen willen halen. We hebben nog veel werk voor de boeg. Het is zeker nog geen afgewerkt product, maar doorzettingsvermogen en nieuwe inzichten helpen ons vooruit.”
“Vooral slijtage is een lastige factor, want een gangbare zool kun je repareren dankzij die verschillende elementen. Een 3D-schoen zou je steeds weer opnieuw moeten printen, wat natuurlijk niet duurzaam is. Maar zo’n biologisch laagje kun je keer op keer om dezelfde schoen laten groeien. Je legt ‘m gewoon weer in de kombucha.”
Levend organisme “Op deze manier bestaat een deel van de schoen dus uit een levend organisme”, vertelt Tomico. “Dat verandert hopelijk ook de manier waarop we naar kledingstukken kijken en hoe we ermee omgaan. Voor veel mensen zijn het wegwerpartikelen geworden; snel en zo goedkoop mogelijk geproduceerd, van slechte kwaliteit, omdat we ze toch maar een paar keer dragen.”
“Daarna worden ze afgedankt en belanden ze op de afvalberg of in de verbrandingsoven. Zouden we dat ook met levende wezens doen? Stel dat je kledingstukken beschouwt als vrienden, zou je ze dan net zo slecht behandelen?”
Volgens Tomico is living fashion dan ook de volgende grote verschuiving in de mode-industrie. “Technologie heeft verschillende culturele veranderingen teweeggebracht, maar daarmee ook nieuwe uitdagingen veroorzaakt. De huidige massaliteit en omloopsnelheid van kleding maakt het systeem onhoudbaar, we putten de aarde uit. Het integreren van biologie is daarom wat ons betreft een noodzakelijke ontwikkeling.”
Schimmels aan het werk Productie als onderdeel van het ecosysteem, noemen de onderzoekers het. ‘Making with’ is daarom de naam van hun onderzoeksgroep. “Hoe geweldig is het als we onze woningen in de toekomst delen met schimmels en bacteriën die continu onze spullen samen met ons (ver)maken”, dagdroomt Tomico hardop. “Onze huizen worden plekken waar verschillende levende soorten wonen waarmee we een band vormen. Waardoor we ook het productieproces weer gaan begrijpen en waarderen.”
Nachtigall vult aan: “Het duurt zo’n twee weken om met kombucha een zool te vormen. Als je dat letterlijk ziet gebeuren in je eigen huis, verandert ook je kijk op een nieuw paar schoenen. ‘Ik kan die witte pumps nog niet dragen, want de schimmels zijn nog niet volgroeid’. Dat idee.”
Stroomversnelling dankzij AI Natuurlijk is er nog genoeg te verbeteren voordat die droom werkelijkheid kan worden. “Net zoals het tien jaar heeft geduurd voordat 3D-geprinte schoenen richting mainstream gaan, heeft ook deze nieuwe ontwikkeling tijd nodig”, benadrukt Nachtigall. Gelukkig zou de opkomst van AI alles zomaar in een stroomversnelling kunnen brengen. “Via sensoren in je schoenzool verzamel je overal waar je loopt nieuwe kennis die via AI ongekende nieuwe mogelijkheden kan creëren.”
“Datawetenschap helpt bij het omgaan met de complexiteit en maatwerk. Niet alleen door het individuele gedrag en lichaamstype van de schoenendrager in kaart te brengen, maar ook door nieuwe mogelijkheden om je schoenen te verzorgen. Zoals de apps die we al hebben voor planten, waarmee je gewoon je telefoon op ze kunt richten om te zien wat ze nodig hebben. Als we hetzelfde kunnen doen met schoenen, zal zo’n app fungeren als een schoendokter. Het is een fascinerend speelveld waarop we nog lang niet uitgespeeld zijn.”
De technologie is dus veelbelovend, maar uiteindelijk moeten vooral consumenten en producenten meebewegen, stelt Tomico. “Als we onze eigen schoenen gaan produceren, verandert het hele economische systeem.”
“Schoenmerken zullen zich bijvoorbeeld meer gaan richten op leasen en onderhouden in plaats van verkopen. Winkels worden plekken waar je advies krijgt in plaats van spullen. Wie weet? Het begint echter bij ons; de dragers van schoenen en kleding. Wij hebben al zo lang van de natuur genomen, nu is het tijd om terug te geven. De ontwerpwereld kan precies dat voor elkaar krijgen. Daar liggen de kansen.”
Artikel delen
Meer nieuws over Onderzoek - ontwikkeling en innovatie
We gebruiken cookies om ervoor te zorgen dat onze site zo soepel mogelijk draait. Als je doorgaat met het gebruiken van deze site, gaan we ervan uit dat je ermee instemt.
