L’attrezzatura stampata in 3D ha consentito ai migliori biathleti di allenarsi nonostante l’infortunio
Riepilogo
Athletics 3D, un’azienda francese che produce abbigliamento sportivo professionale, ha stampato in 3D un fermo per fucile da biathlon personalizzato per uno dei migliori biatleti francesi.
Il fermo manuale è stato stampato in 3D sulle stampanti Zortrax M300 Dual 3D con filamento BASF Ultrafuse PP GF30.
La superficie aderente, la resistenza meccanica e il mantenimento delle proprietà meccaniche a temperature inferiori allo zero sono stati i motivi principali per scegliere il filamento BASF Ultrafuse PP GF30 in questo progetto.
Uno dei migliori biatleti francesi ha potuto allenarsi nonostante un infortunio al polso dovuto all’attrezzatura personalizzata stampata in 3D sulla stampante Zortrax M300 Dual 3D con filamento BASF Ultrafuse PP GF30.
Perché l’attrezzatura stampata in 3D è importante per gli atleti di alto livello
“Nella maggior parte dei casi, gli atleti professionisti vengono da noi perché hanno bisogno di attrezzature sportive realizzate e su misura per loro per migliorare ulteriormente le loro prestazioni”, afferma Clement Jacquelin, CEO e fondatore di Athletics 3D, un’azienda francese che utilizza stampanti 3D per costruire abbigliamento sportivo personalizzato.
Fucile da biathlon professionale con un fermo mano personalizzato stampato in 3D con BASF Ultrafuse PP GF30 attaccato.
Nel luglio 2021, tuttavia, Athletics 3D ha dovuto affrontare una sfida completamente diversa. Durante il ritiro in Norvegia con il resto della nazionale francese, uno dei migliori biathleti del mondo ha avuto un incidente sulla strada per una sessione di ciclismo. Si è schiantato e si è infortunato al braccio sinistro che ha esteso per attutire la caduta. La diagnosi in un ospedale dove è stato immediatamente portato sembrava desolante. Il suo radio e ulna, due ossa nell’avambraccio, erano fratturati.
Le ossa dovevano essere fissate chirurgicamente con uno stabilizzatore di metallo. Il periodo di recupero doveva durare almeno un paio di mesi, il che non sembrava buono in vista delle Olimpiadi. Per rendere possibile un allenamento efficace nonostante l’infortunio, Athletics 3D ha dovuto modificare il fucile del biatleta.
Modello digitale di un arresto manuale modificato visualizzato nel software Z-SUITE prima del processo di stampa 3D.
“Le attrezzature sportive stampate in 3D possono essere personalizzate per adattarsi ai movimenti limitati che un atleta deve affrontare durante il periodo di recupero dopo un infortunio. In questo caso, il nostro cliente ha avuto problemi con la supinazione dell’avambraccio e il suo angolo di deviazione ulnare era gravemente limitato”, afferma Clement Jacquelin.
Con tali limitazioni, era impossibile mirare con un fucile da biathlon standard in posizione prona. Invece di sospendere le sessioni di tiro per l’intero periodo di recupero, la squadra francese ha deciso di modificare il fucile.
Come è stato modificato il fucile
L’obiettivo del progetto era consentire al biatleta di sparare con un angolo di deviazione ulnare limitato. Per raggiungere questo obiettivo, il team di Athletics 3D ha modificato il fermo della mano, una parte in cui un’imbracatura è attaccata alla parte inferiore del calcio del fucile.
Il processo di progettazione è iniziato con l’utilizzo di uno scanner 3D Zeiss per creare un modello digitale preciso del fermo manuale originale. Fatto ciò, il team ha iniziato ad applicare le modifiche.
Il fermo della mano stampato in 3D con BASF Ultrafuse PP GF30 è stato modificato per fornire stabilità mentre si punta il fucile con una mano fratturata. Modella subito dopo il processo di stampa 3D nella camera di costruzione Zortrax M300 Dual.
“La prima cosa che abbiamo cambiato è stata l’angolazione con cui è stato tenuto il fermo della mano per consentire la mira senza torcere il polso. In questo modo abbiamo risolto il problema dell’angolo di deviazione ulnare limitato. Nella seconda fase, abbiamo aumentato l’area di contatto tra il fermo della mano e il palmo per fornire maggiore stabilità in una posizione per la quale il nostro cliente non si era allenato”, spiega Clement Jacquelin.
Il fermo della mano stampato in 3D con BASF Ultrafuse PP GF30 può essere tenuto senza torcere il polso.
I risultati ottenuti con il fermo manuale riprogettato e stampato in 3D sono stati impressionanti, considerando le circostanze. La prima sessione di tiro dopo l’incidente si è svolta nel settembre 2021. Il biatleta ferito è tornato a sparare in meno di due mesi. Gli allenatori di Athletics 3D e della squadra francese hanno riscontrato che i tiri effettuati con il nuovo fermo a mano erano ancora più precisi rispetto a quello standard. La metrica che è scesa, tuttavia, è stata la velocità di tiro.
Le riprese con il fermo manuale stampato in 3D erano più accurate, ma più lente.
Perché Athletics 3D ha scelto BASF Ultrafuse PP GF30
Secondo Clement Jacquelin, ci sono state molte riflessioni sulla scelta del materiale giusto per il fermo della mano. Ecco perché l’azienda ha finalmente optato per il filamento prodotto da BASF Forward AM.
“Non potevamo semplicemente utilizzare filamenti popolari come l’ABS o il PLA standard. La parte doveva resistere a notevoli sollecitazioni, essere resistente agli urti e avere un’ottima qualità superficiale. Questo da solo ha limitato le nostre opzioni a pochi materiali candidati. Infine, ciò che ha davvero siglato l’accordo per BASF Ultrafuse PP GF30 è stata la sua stabilità termica”, afferma Clement Jacquelin.
I modelli stampati in 3D con BASF Ultrafuse PP GF30 hanno superfici aderente che consentivano una presa sicura durante la mira del fucile.
Ciò che significava stabilità termica in questo caso era il mantenimento di eccellenti prestazioni meccaniche in un’ampia gamma di temperature prevalentemente basse. Secondo Athletics 3D, le gare di biathlon, a seconda del luogo, si svolgono a temperature fino a – 25 °C.
“La maggior parte dei polimeri non funziona bene a temperature così basse. Materiali come il PLA o persino l’ABS tendono a diventare fragili quando si gela. Ecco perché gli allenatori francesi hanno insistito nella scelta del materiale che potesse funzionare in condizioni di bassa temperatura. Grazie a BASF Ultrafuse PP GF30 non abbiamo avuto problemi. Il materiale ha mostrato le stesse, eccellenti prestazioni sia al freddo gelido che a temperature relativamente miti appena inferiori a 0 °C”, afferma Clement Jacquelin.
Ragioni dietro l’utilizzo di Zortrax M300 Dual
Una volta scelto il materiale giusto, Athletics 3D ha trasferito il progetto alla sua stampante Zortrax M300 Dual 3D, che è stata calibrata in fabbrica per funzionare con BASF PP GF30.
“Le stampanti 3D hanno spesso problemi con la riproduzione accurata di forme organiche irregolari. Le prestazioni in attività del genere ti consentono di distinguere immediatamente le stampanti 3D mediocri da quelle davvero buone. Le forme ergonomiche che utilizziamo nella nostra attrezzatura sportiva sono sempre impegnative ed è necessaria la massima precisione per ottenere l’effetto desiderato. Ecco perché abbiamo scelto Zortrax M300 Dual”, afferma Clement Jacquelin.
Secondo lui, c’erano due ragioni principali dietro l’adozione dello Zortrax M300 Dual in questo progetto.
L’M300 Dual è calibrato in fabbrica per funzionare con BASF Ultrafuse PP GF30.
Il software Z-SUITE viene fornito con profili di stampa predefiniti per i materiali supportati, il che significa che tutte le impostazioni per il filamento BASF Ultrafuse PP GF30 sono state accuratamente testate dagli ingegneri Zortrax.
“Questo si traduce facilmente in eccellenti parti stampate. Inoltre, ciò significava anche che potevamo aspettarci risultati coerenti nel caso in cui fossero necessari arresti a mano di riserva”, afferma Clement Jacquelin.
Zortrax M300 Dual che funziona con le coperture laterali e la copertura HEPA mantiene la temperatura stabile nella camera di costruzione, garantendo una qualità costantemente elevata delle stampe realizzate con BASF Ultrafuse PP GF30.
Nel complesso, le sessioni di allenamento con l’arresto manuale stampato in 3D sono iniziate a settembre e sono durate fino alla fine di dicembre 2021. Quando è stato ripristinato un movimento completo nel polso dell’atleta, il team ha deciso di tornare all’arresto manuale standard.
“Il motivo principale era che gli allenatori insieme al nostro cliente hanno deciso che una maggiore precisione non compensava la velocità di tiro più lenta. Tuttavia, tornare a sparare e gareggiare nelle gare di Coppa del Mondo è stato possibile almeno due mesi prima che sarebbe stato normalmente senza il nostro fermo a mano stampato in 3D”, afferma Clement Jacquelin.
