Bei Heidi Klums Modell-Casting-Show kann man sie stundenlang bestaunen: High Heels – und junge Frauen, die krampfhaft versuchen, mit solchen mindestens 10 Zentimeter hohen Stöckelschuhen einigermaßen elegant durch die Gegend zu schreiten. Was ihnen zum Vergnügen der Zuschauer oft misslingt. Doch Ingenieure sehen das ganz nüchtern: Für sie sind die hohen Hacken nichts anderes als „Lastenträger”. Und so haben Darmstädter Mathematik- und Maschinenbau-Studenten im Projekt „ Achilles High Heel” ganz ernsthaft untersucht, wie sich die Lasten im Schuh optimal verteilen lassen. Sie sehen technisch prinzipiell keinen Unterschied zwischen einem Baukran und dem Körper einer Frau.
Beim Tragen von Stöckelschuhen konzentriert sich die Last zu 20 Prozent auf die Ferse. Die übrigen 80 Prozent muss der Ballen tragen. „Das Geheimnis des perfekten High Heel liegt im Absatz und der Sohle unter dem Ballen”, verrät Lucia Mosch, Projektleiterin und Ingenieurin am Sonderforschungsbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt.
Doch da auch Schönheit und Anmut eine große Rolle spielen, durften die Schuhe nicht zu klobig ausfallen. Daher kam nur eine Leichtbaukonstruktion infrage. Mit der mathematischen Methode der robusten Optimierung näherten sich die Darmstädter Jungforscher schließlich dem perfekten hochhackigen Schuh.
Das Schlüsselwort lautet: Stabwerkskonstruktion. Bei dieser technischen Struktur bilden gerade, starre Stäbe ein Tragwerk, das kraftvollen äußeren Einwirkungen standhält. Man spricht auch von „Fachwerk”.
Eine Stabwerkskonstruktion ist sehr stabil und robust, wirkt aber zugleich leicht und elegant. Ein eindrucksvolles Beispiel dafür ist der Eiffelturm in Paris. „Die Kraft, die von außen auf das Stabwerk trifft, darf dieses nur wenig verschieben”, erklärt Co-Projektleiter Kai Habermehl vom Fachgebiet Mathematik der TU Darmstadt. „Knickt ein Stab um, zerfällt die ganze Konstruktion.” Unter diesem Gesichtspunkt muss der Stab dick und strapazierfähig sein. Doch dann wirkt das Ganze weder leicht noch ästhetisch.
Die Kunst bestand deshalb darin, das optimale Volumen für den Stab zu finden. Außerdem muss die Stabwerkskonstruktion verschiedenen Kräften standhalten können. Bei einem High Heel wirken neben dem Körpergewicht der Trägerin auch rutschige Böden und schiefe Auftrittswinkel an Treppenstufen auf das Konstrukt.
Plateausohle und Knick im Absatz
Nachdem die Forscher viele Varianten getestet hatten (Beispiele links), erwies sich am Ende ein Schuh mit dicker Plateausohle und einem Knick im Absatz als bestes Modell. Er erfüllt die meisten Sicherheitsanforderungen und ist relativ bequem zu tragen.
Noch ist der perfekte High Heel nur ein Modell aus Kunststoff, das die Studenten und Doktoranden mit einem 3D-Drucker produziert haben. Doch die Darmstädter Jungforscher hoffen, dass ihr virtuos gestalteter Stöckelschuh eines Tages den Weg in die Schuhgeschäfte finden wird. •
von Marion Mink
