Paraolimpijski sportowiec, drukuje w 3D adaptacyjny sprzęt sportowy

Paraolimpijski sportowiec, drukuje w 3D adaptacyjny sprzęt sportowy

Firma zajmująca się drukiem 3D, prowadzona przez byłego olimpijczyka, pomaga kolegom paraolimpijczykom rywalizować na wyższym poziomie.

Joe Townsend, mistrz świata w triathlonie na Paraolimpiadzie, Mistrzostwach Świata i Ironmans, jest wyjątkowym przykładem na wykorzystanie potencjału druku 3D, do zwiększenia wydajności sprzętu sportowego.

Odkąd stracił nogi w Afganistanie, jako królewski komandos piechoty morskiej, Joe odniósł sukces nie tylko jako parathlonista, ale także jako zapalony innowator, projektujący i produkujący dopasowane uchwyty drukowane w 3D oraz sprzęt adaptacyjny, w celu zwiększenia wydajności parathlei. Jego małe przedsięwzięcie produkcyjne, pozwoliło na stworzenie sprzętu drukowanego w 3D dla wielu amatorów, jak również profesjonalnych sportowców, między innymi dla zwycięzcy Mistrzostw Ameryki w triathlonie 2021: Howiego Sanborna.

Howie Sanborn, zwycięzca Americas Triathlon Para Championship 2021 (zdjęcie: Focal Frame)

Optymalne osiągi sprzętu w tych zawodach robią różnicę i nawet jeśli jest to zaledwie kilka sekund, liczy się każda sekunda wyścigu. Jako triathlonista, Joe zajmuje się nie tylko jedną kategorią sprzętu adaptacyjnego, ale dwiema: wyścigowym wózkiem inwalidzkim i ręcznym rowerem.

Wyzwania, przed którymi stoją sportowcy paraolimpijscy

Więc jakie są podstawowe rzeczy, o których musi myśleć sportowiec, jeśli chodzi o wydajność sprzętu? Optymalny stosunek wytrzymałości do masy, aerodynamika i zdolność adaptacji są oczywiste, jeśli chodzi o cele wyścigowe; jednak trzeci jest szczególnie trudny. Ponieważ każdy sportowiec jest wyjątkowym przypadkiem, sprzęt adaptacyjny wymaga obszernych cykli prób i błędów, co prowadzi do wysokich kosztów badań i rozwoju. Większość sportowców, zwłaszcza adaptacyjnych, musi radzić sobie z dużymi inwestycjami, jeśli chcą mieć minimalną przewagę konkurencyjną. Według Joe, jego sprzęt, to koszt ponad 25 tysięcy.

Posiadanie dopasowanego sprzętu, jest również istotne ze względu na komfort oraz zdrowie uczestników z niepełnosprawnościami. Zarówno w przypadku kolarstwa ręcznego, jak i wyścigów na wózkach, długie okresy szybkich obrotów mogą powoli zmiażdżyć tkankę chrzęstną i mięśniową, szczególnie na profesjonalnym poziomie, prezentowanym przez Joe’a. Na przykład, jeśli ramię korby jest albo za krótkie, albo za długie, a kąt natarcia nie jest właściwy, może to spowodować szkodliwe skutki dla barku sportowca. Joe musiał osobiście poradzić sobie z tym problemem, kiedy miał operację rekonstrukcji barku w 2014 roku.

Dopasowane rękawiczki rowerowe, wydrukowane w 3D firmy JT Custom Adaptive

Rozwiązania Joe’a

Joe znalazł kilka problemów z dostępnym na rynku sprzętem, co ostatecznie zmotywowało go do samodzielnego tworzenia dostosowanych części, a druk 3d został wybrany jako rozwiązanie produkcyjne. Jako użytkownik ,,samouk” drukarki 3D, Joe doskonale zdaje sobie sprawę potencjału druku 3D w zakresie krótkoseryjnej produkcji niestandardowych części i tych dostosowanych do potrzeb każdego sportowca.

Podczas pierwszych prób, eksperymentował z drukowaniem z PET-G; jednak filament ten nie spełniał wymagań. Joe musiał rozszerzyć swoje możliwości, aby drukować części do użytku końcowego o wysokiej wytrzymałości, więc zdecydował się skorzystać z usług SolidPrint3D. Załoga firmy natychmiast zaproponowała odpowiednie rozwiązanie: wzmocniony druk 3D na drukarkach Markforged. Poprowadzili Joe’a przez to jak działa proces wzmacniania i jaką maszynę wybrać. Joey otrzymał próbne wydruki, wykonane na podstawie swoich projektów, które mógł przetestować, aby poznać ich mocne strony. Następnie kupił model Markforged Mark Two, najbardziej odpowiednią opcję dla swoich potrzeb.

Teraz Joe używa trwałych materiałów Markforged, takich jak Onyx, które wzmacnia ciągłymi włóknami, zwykle włóknem węglowym. Więc teraz może osiągnąć:

  • Wysoką wydajność mechaniczna
  • Natychmiastową produkcję części wg indywidualnego projektu
  • Elastyczność projektowania
  • Redukcję kosztów
  • Estetyczne wykończenia
Niestandardowe ramię korby i uchwyty JT Custom Adaptive (źródło: SolidPrint3D)

Niestandardowe ramię korbowe

Jak już wspomnieliśmy, posiadanie ramienia korby o odpowiedniej długości i odpowiednim kącie przesunięcia ma kluczowe znaczenie, nie tylko pod względem wydajności, ale także zdrowia i komfortu. Joe może zmaksymalizować wydajność wymiarową, edytując parametry modelu CAD, a następnie drukować go w domu. Co więcej, jego części drukowane na drukarce Markforged, wzmocnione włóknem węglowym, oferują tak dobry stosunek masy do sztywności, jakiego nigdy nie udało się osiągnąć z wykorzystaniem spawanego aluminium.

Ciągłość i orientacja włókien mają kluczowe znaczenie w produkcji kompozytów. Kluczową decyzją, którą należy podjąć, jest zastosowanie ścieżek wzmacniających. Wszystko zależy od sił zaangażowanych w proces kolarski. A gdzie są krytyczne naprężenia w korbie handbike’a? Cóż, ta korba radzi sobie z dużymi naprężeniami zginającymi na całej swojej długości i ze wszystkich kierunków na całym ,,pająku”. Dlatego najlepszym rozkładem włókien jest to, które jest stosowane osiowo w całym ramieniu korby.

Niestandardowe rękawiczki i uchwyty

Jeśli chodzi o wyścigi na wózkach, rękawice są istotną, jeśli nie najważniejszą częścią. W związku z tym sportowcy starają się o ich optymalizację i maksymalizację wydajności, dostosowując je do kształtów dłoni. Jednym z najczęstszych sposobów wytwarzania niestandardowych rękawic, jest ręczne formowanie termoplastycznych granulek Polymorph. Każdy szczegół na powierzchni rękawicy ma wpływ na skuteczność kontaktu z obręczą i rękawicą.

Formowanie rękawic stało się sztuką samą w sobie, co nie stanowiłoby problemu, gdyby rękawice były trwałe. Jednak zazwyczaj sportowcy tracą je lub łamią podczas zawodów. Tak więc konieczność ponownego wykonania całego procesu formowania, nie tylko wymaga czasu, ale także nie gwarantuje spójności w stosunku do poprzedniego modelu. Na szczęście drukowanie 3D stało się opcją zmieniającą grę, w której odcisk dłoni sportowca może być przechowywany w cyfrowej bazie danych, dzięki czemu możliwe staje się utrzymywanie części zamiennych z geometryczną spójnością.

Chociaż niektórzy sportowcy już teraz używają rękawic drukowanych w 3D wykonanych z PLA, PET-G i ABS, rękawice te łatwo pękają; Joe osobiście wypróbował te materiały, zanim zdecydował się na części drukowane na drukarce Markforged. Teraz, dzięki nowym możliwościom drukowania, stworzył całą zapasową kolekcję, unikalnie dostosowaną do wszelkich warunków, z jakimi może się zmierzyć. Na przykład używa sztywniejszych rękawic na zawodach dla lepszych wyników i alternatywnie bardziej miękkich rękawic podczas treningu, które są wygodniejsze i mniej podatne na kontuzje. Dostosowuje nawet swoje rękawiczki do różnych warunków pogodowych, jeden zestaw do wyścigów gdy jest mokro, a drugi, gdy jest sucho.

Jak widać, Joe zdołał znacznie poprawić ergonomię swojej kolekcji rękawic dzięki elastyczności, jaką oferuje druk 3D. Czy można zastosować tę samą zasadę do jego manetek do handbike’a? Odpowiedź brzmi tak!

Joe Townsend i jego drukarka 3D Markforged (Źródło: Joe Townsend)

JT Custom Adaptive

Joe miał osobiste problemy z dostosowaniem się do istniejącego sprzętu, więc mógł zrozumieć, że inni sportowcy również mogą zmierzyć się z tym samym. Stworzył więc swoją firmę JT Custom Adaptive, aby dostarczać spersonalizowane części dla sportowców po znacznie niższych kosztach.

Proces zarówno w przypadku niestandardowych rękawic, jak i uchwytów jest dość podobny. Najpierw Joe wysyła swoim klientom zestaw z instrukcjami i paczkę granulek Polymorph. Następnie za pomocą opalarki lub gorącej wody, klient może uformować uchwyt do kształtu dłoni lub dowolnego innego potrzebnego kształtu. Gdy część ostygnie i stwardnieje, odsyła ją z powrotem do Joe’a. Joe następnie używa skanera 3D do digitalizacji i przechowywania repliki formy 3D na swoim komputerze, gdzie dokonuje pewnych edycji. Na koniec, po wykonaniu dodatkowej obróbki końcowej, takiej jak wstawienie połączeń gwintowanych (w przypadku uchwytów ręcznych), wysyła produkt końcowy z powrotem do klienta.

Do tej pory biznes odnosił sukcesy, a klienci na całym świecie oczekują na wydruki realizowane w jego firmie. Mówiąc to, Joe wyraźnie wyraża swoje podekscytowanie dalszymi możliwościami i ulepszeniami rowerów ręcznych i wyścigowych wózków inwalidzkich, dzięki wykorzystaniu technologii druku 3D.

Aby uzyskać więcej informacji o Joe Townsend i jego projekcie JT Custom Adaptive, wyślij e-mail na adres jtcustomadaptive@gmail.com w celu uzyskania informacji i formularzy zamówień lub sprawdź jego profile pod adresem:

  • Instagram: @joetownsendtri
  • Twitter: @Joetownsend1664

O autorze: Alejandro Auerbach jest inżynierem mechanikiem specjalizującym się w produkcji przyrostowej w firmie  Solid Print3D .

Licencja: Tekst „Paralympic Athlete 3D Prints Adaptive Sports Equipment” autorstwa All3DP Pro jest objęty licencją Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0.

Źródło: All3DP