Comment la numérisation et l’impression 3D permettent de créer l’une des combinaisons de cyclisme les plus « rapides » pour les athlètes olympiques

Avec les Jeux olympiques d’été qui se déroulent actuellement, nous découvrons les moyens que les athlètes ont investis pour se préparer à leurs différentes compétitions.

Au cœur de ces préparations, on retrouve souvent l’utilisation des technologies d’impression 3D ou de numérisation 3D pour améliorer les performances des équipements dans certaines disciplines. L’une de ces disciplines est le cyclisme, un domaine où la vitesse est primordiale.

Comme jusqu’à 90 % de l’énergie produite par un cycliste est dépensée pour vaincre la résistance de l’air, la réduction de la traînée est primordiale. Le corps du cycliste étant responsable d’environ 80 % de la résistance à l’air, et son vélo des 20 % restants, il est beaucoup plus logique de se concentrer sur le cycliste, sa biomécanique dans les différentes positions de conduite, son entraînement et, surtout, ses vêtements.

Dans cette optique, la marque de performance sportive Vorteq a travaillé avec le fabricant de scanners 3D Artec 3D pour créer des combinaisons aérodynamiques sur mesure pour les cyclistes.

Vorteq a conçu ce qu’elle décrit comme l’une des combinaisons de cyclisme “les plus rapides du monde“. Leur développement nécessite la combinaison du scanner 3D Leo d’Artec, de souffleries et d’ingénierie.

« Notre mission est d’aider les athlètes sérieux, dont beaucoup sont déjà au sommet de leur art ou en sont proches, à trouver ces nombreux gains “minuscules” qui, lorsqu’on les additionne, peuvent vraiment donner à un athlète le genre d’avantage qui l’aide à se hisser au sommet et à gagner », a déclaré Sam Quilter, ingénieur en métrologie chez Vorteq. « Contrairement à nos scanners précédents, le Leo nous donne cette flexibilité de prendre et de partir pratiquement n’importe où dans le monde pour faire de la numérisation, sans avoir besoin de matériel supplémentaire, juste le Leo lui-même. »

La marque de sport aurait investi un montant qu’elle n’a jamais investi par le passé pour le développement de ces combinaisons : 500 000 dollars en R&D, tout en testant plus de 45 000 combinaisons différentes de matériaux, de tension et de vitesse dans les souffleries spécialisées du Silverstone Sports Engineering Hub (SSEH).

L’utilisation d’un scanner 3D – un Artec Leo – a été essentielle pour capturer numériquement l’anatomie exacte d’un coureur, et dans les heures qui ont suivi ces quelques minutes de numérisation, toutes les tailles, tous les motifs et tous les types de tissu ont été méticuleusement sélectionnés dans le système de drapage informatique, puis assemblés par l’équipe des combinaisons de Vorteq.

Selon Sam Quilter, ingénieur en métrologie, « à partir du moment où un athlète franchit la porte et que nous commençons à scanner avec Leo, puis à utiliser Artec Studio pour post-traiter les scans, puis à modéliser en 3D avec Geomagic Wrap, et enfin à exporter le modèle 3D pour l’utiliser dans la fabrication d’une combinaison, il nous faut environ 2 heures au total, ce qui n’était absolument pas possible par le passé, loin de là. Quant au temps de production total d’une combinaison prête à courir, il est actuellement de deux jours, mais l’écart se réduit et nous visons un délai de 24 heures, que nous ne tarderons pas à atteindre. »

Il explique son flux de travail de post-traitement dans Artec Studio : « Leo me facilite la tâche. Il n’y a pas beaucoup d’étapes à suivre dans Artec Studio. Je lis simplement les données Leo, je vérifie tout visuellement, puis j’utilise l’outil Gomme pour quelques clics afin de supprimer les éléments occasionnels et indésirables. Je garde normalement la moto dans le scan, car c’est un excellent point de référence pour obtenir le positionnement XYZ ainsi que l’angle, puis je passe à l’enregistrement global, où j’utilise simplement les paramètres par défaut car ils fonctionnent parfaitement tels quels. Normalement, je n’ai pas besoin de procéder à la suppression des aberrations, car les données sont déjà suffisamment propres pour une personne. Ensuite, je fais une fusion lisse, et après quelques autres modifications mineures, je l’exporte sous forme de fichier STL pour l’utiliser dans Geomagic Wrap. »

 « Dans Geomagic Wrap, j’utilise l’outil Decimate pour réduire encore le nombre de triangles, et si je dois me débarrasser de rides, qui ne devraient pas être dans le scan, mais qui peuvent l’être en de très rares occasions, j’utilise la commande Relax, puis je passe aux commandes Smooth, qui me permettent de couper toutes les imperfections, car il arrive que les athlètes tressaillent des doigts pendant le scan, et nous devons corriger cela. Une fois que nous avons fait tout ce que nous devions faire, nous l’exportons sous forme de fichier OBJ pour l’utiliser dans notre logiciel de drapage informatique », explique Quilter.

L’équipe de Vorteq utilise ensuite les scans pour imprimer en 3D des mannequins d’athlètes précis sur le plan anatomique. Ces mannequins sont ensuite utilisés pour créer de nouvelles combinaisons pour les athlètes sans qu’ils aient à se rendre dans les bureaux de Vorteq.

S’exprimant sur les raisons qui ont conduit à la fabrication des mannequins imprimés en 3D, Quilter a déclaré : “Un mannequin grandeur nature nous permet de réaliser des essais en soufflerie sur des tissus isolés, sur un seul bras par exemple, pour voir comment les différents tissus et motifs influent sur la réduction de la traînée. C’est là que les gains marginaux s’additionnent vraiment. En effet, avec un pilote réel dans la soufflerie, il faut tenir compte du facteur d’agitation, c’est-à-dire du fait que le pilote bouge, même très légèrement, et que cela affecte les résultats. Avec un coureur vivant, vous ne pourrez jamais obtenir la mesure exacte possible avec un mannequin parfaitement immobile, où le seul facteur qui a changé est le tissu qui a été mis. Les mannequins ne se fatiguent pas et sont toujours parfaitement immobiles, ce qui nous permet de savoir exactement quels types de changements nos tissus et nos conceptions provoquent en termes de traînée et de performance.”

Les combinaisons sont actuellement portées par cinq athlètes olympiques différents aux Jeux olympiques de Tokyo de cette année. Elles sont conçues pour être légères, respirantes et réduire considérablement la traînée.

N’oubliez pas que vous pouvez poster gratuitement les offres d’emploi de l’industrie de la FA sur 3D ADEPT Media ou rechercher un emploi via notre tableau d’offres d’emploi. N’hésitez pas à nous suivre sur nos réseaux sociaux et à vous inscrire à notre newsletter hebdomadaire : FacebookTwitterLinkedIn & Instagram ! Si vous avez une innovation à partager pour le prochain numéro de notre magazine numérique ou si vous avez un article à faire connaître, n’hésitez pas à nous envoyer un email à contact@3dadept.com