Comment les équipements sportifs imprimés en 3D changent la donne

8 août 2019

L’industrie de la fabrication d’équipements sportifs et ses bras auxiliaires représentent chaque année environ 300 milliards de dollars dans le monde. La fabrication additive d’articles de sport présente des avantages distincts par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles.

Équipement de sport imprimé en 3D

Alors que beaucoup connaissent peut-être les différentes baskets imprimées en 3D par Adidas et New Balance, il existe de nombreuses applications en dehors des vêtements portables. Des cas récents ont propulsé la technologie vers des développements plus importants dans la fabrication d’équipements sportifs. En fait, la technologie prend en charge certains produits et accessoires plus complexes, offrant des conceptions qui seraient autrement impossibles.

Voici quelques-unes des manières les plus intéressantes dont l’impression 3D offre de nouvelles possibilités aux athlètes et aux fabricants :

Équipement plus léger

Tout comme avec les véhicules de course, ce qui semblerait être des changements de poids pédants peut faire la différence entre la 1ère et la deuxième place. C’est particulièrement le cas avec les pièces métalliques comme les cadres de bicyclettes, c’est pourquoi Sir Bradley Wiggins et l’Université de Sheffield ont opté pour une approche plus novatrice. En utilisant un système Arcam DMLS pour fritter les guidons en titane, ils ont pu donner au vélo un équilibre parfait entre durabilité et poids. Cela a fait la différence et a permis à Wiggins de battre facilement le record de l’heure UCI, qui mesure la distance la plus longue qu’un cycliste peut parcourir en une heure.

Ce n’était pas seulement un cas de densité de matériau plus légère. La conception leur a également permis de lui donner une forme avec un meilleur aérodynamisme. « La clé est de gérer le flux d’air autour du vélo afin que les différents composants du vélo perturbent le moins possible ce flux« , a déclaré James Hunt, chercheur associé à l’Université de Sheffield Mercury Center et l’un des développeurs du guidon imprimé en 3D. « Parce que le guidon frappe le flux d’air en premier, il est absolument essentiel de perfectionner cette partie de la conception. L’impression 3D nous permet de réaliser des formes qui optimisent cet aspect qui serait très difficile à réaliser avec d’autres techniques de fabrication. « 

Des chaussures et des protections plus légères sont également de plus en plus courantes, permettant aux athlètes de sprinter plus rapidement. Ceux-ci améliorent non seulement la vitesse, mais peuvent également réduire la pression exercée par le corps tout en maintenant un niveau de sécurité. Cela profite également aux fabricants car cela peut réduire considérablement le gaspillage de matériaux et améliorer les délais de production.

Personnalisation améliorée

Vous cherchez à donner une touche personnelle à votre équipement? Des entreprises comme la marque française Grismont peuvent personnaliser les articles de sport imprimés en 3D selon vos spécifications exactes. Ils fournissent des clubs de golf uniques et sur mesure dans toutes sortes de couleurs avec des insignes et des boîtiers. Bien sûr, s’il s’agit davantage d’un concept de luxe, la personnalisation peut également être cruciale. Cela n’est nulle part plus apparent qu’avec les athlètes handicapés.

Semblable au cas de vélo mentionné précédemment, l’athlète paralympique Florian Jouanny a également utilisé des guidons imprimés en 3D plus légers, bien qu’avec une certaine différence. En plus d’être plus léger, ils ont également rendu l’utilisation du vélo plus facile à utiliser, en l’adaptant à ses spécifications. L’équipe d’Athletic 3D a scanné et mesuré le niveau de force qu’il appliquait et a adapté la conception en conséquence.

Les jeux paralympiques de 2012 ont également utilisé des sièges imprimés en 3D pour le basketball en fauteuil roulant, personnalisant chacun individuellement pour les athlètes afin qu’ils soient optimisés pour la forme de leur corps et leurs mouvements. L’équipe de basket-ball en fauteuil roulant de Grande-Bretagne a utilisé ces produits et a réussi à atteindre la quatrième position. Un autre cas vient d’Arielle Rausin, qui conçoit et imprime son propre ensemble de gants de course en fauteuil roulant. Elle numérise sa main sous forme de fichier numérique et imprime des gants de course en plastique imprimés en 3D sur mesure. Dans les deux cas, la personnalisation diminue l’inconfort et répond aux spécifications exactes du corps, ce qui peut être crucial pour les athlètes handicapés. Il en va de même pour les fauteuils roulants et les prothèses, qui sont également plus économiques à imprimer.

Meilleures protections et accessoires

Des entreprises comme la startup autrichienne Zweikampf se sont taillé une place avec des équipements sportifs imprimés en 3D. La société fournit des protège-tibias aux joueurs de football, notamment en fournissant ces produits de protection aux joueurs autrichiens. De même, Cavendish Imaging a aidé plusieurs joueurs de football anglais à fabriquer des masques de protection plus confortables pour l’entraînement et un jeu plus sûr. Ces types de mesures sont plus robustes et économisent considérablement les temps d’arrêt que les joueurs doivent subir en raison de blessures ou de tensions.

Impression 3D de casques NFL plus sûrs

La NFL a eu pas mal de discussions concernant les blessures des joueurs et la meilleure façon de les diminuer avec un meilleur équipement. Cela n’est nulle part plus prononcé que les couvre-chefs de protection, avec de nombreuses recherches sur la lutte contre les blessures à la tête. En scannant les géométries précises du physique d’un joueur, ils peuvent personnaliser l’équipement pour optimiser la protection. Les mesures précises aident à combler l’espace exact entre la coque du casque et la tête.

L’image ci-dessus montre les structures en treillis imprimées en 3D à l’intérieur du casque de Riddel qui ont été développées par Carbon. Ce qui rend les treillis imprimés en 3D si géniaux, c’est que le matériau peut être doux et spongieux à une extrémité et inflexible de l’autre. De plus, la structure en treillis aide à maintenir une conception légère mais absorbant la force.

La NFL et ses partenaires se réuniront à Youngstown pour le symposium Helmet Challenge de la ligue du 13 au 15 novembre 2019. Lors de l’événement, la ligue présentera les dernières recherches en matière d’équipement sportif et de sécurité, dans l’espoir de rendre le sport le plus populaire du pays plus sûr. .

Le Helmet Challenge cherche à attribuer jusqu’à 2 millions de dollars de subventions pour un prototype de casque imprimé en 3D. Les entreprises cherchent également à décerner un prix d’un million de dollars pour développer davantage la conception finale du casque imprimé en 3D que la NFL utilisera. Les subventions seront remises aux lauréats en mars, la date limite de soumission des candidatures étant mai 2021. Actuellement, plus de 250 participants se sont inscrits au symposium. Il y a aussi beaucoup d’autres offres au symposium. La NFL a accordé des subventions d’une valeur cumulative de plus de 1,6 million de dollars pour divers projets, notamment le rembourrage à l’extérieur des casques développés par VyaTek Sports et une surface de jeu expérimentale créée par FieldTurf.

Équipement de simulation et de numérisation

Une grande partie de l’impression 3D et du développement de nouveaux équipements consiste à collecter des données et à simuler leur efficacité. L’une des pièces maîtresses de l’équipement qui pourrait contribuer à ces efforts est un protège-dents intelligent équipé d’un capteur qui mesure le mouvement, l’accélération et d’autres mesures qui aident à calculer la force et l’impact.

L’ingénieur Eric MacDonald a travaillé sur le protège-dents susmentionné. Le capteur à l’intérieur de l’appareil fournit des données cruciales afin que les chercheurs puissent évaluer l’impact des coups sur les joueurs. Cela leur permet de créer de nouveaux modèles basés sur les données d’impact, simulant ainsi la meilleure façon de développer de nouveaux équipements de sécurité. Ces données peuvent grandement contribuer à la conception des futurs composants imprimés en 3D.

Une autre utilisation des simulations qui profite massivement aux joueurs de la NFL est venue des experts en impression 3D de l’Université de Cardiff. L’équipe a utilisé des simulations informatiques complexes pour concevoir « C3 », une doublure élastique multicouche pour vêtements de protection à haute capacité d’absorption d’énergie. Ils proposent maintenant de combiner leurs structures d’absorption d’énergie avec leur connaissance émergente du comportement des matériaux viscoélastiques pour créer une doublure de casque efficace sur un plus grand spectre d’énergies d’impact.

La modélisation informatique nous permet d’analyser les performances d’un large éventail de géométries, d’identifier celles qui ont le potentiel de protéger la tête contre une plus grande étendue de vitesses de collision que les casques actuels. Nos compétences en fabrication additive nous permettent aujourd’hui de construire ces conceptions complexes, faisant de ces matériaux hautes performances une réalité. Dr Peter Theobald, chef de projet et maître de conférences à l’Université de Cardiff

De la course à pied au football en passant par l’escrime, l’impression 3D innove dans la fabrication d’articles de sport. La commodité, la personnalisation et la qualité attirent de plus en plus d’entreprises vers elle. Au fur et à mesure que la technologie gagne en traction, nous nous attendons à voir plus d’athlètes arborer des accessoires fabriqués de manière additive.

Images présentées avec l’aimable autorisation de Zweikampf, Université de Sheffield, Pinarello & Arielle Rausin, le NFL & Business Journal.