Des casques en TPU imprimés en 3D permettent de garantir la sécurité sur la « Formule 1 sur glace ».

Depuis le début de l’édition 2022 des Jeux olympiques d’hiver de Pékin, la seule adoption de l’impression 3D qui a été révélée jusqu’à présent était dans une publicité. Le fabricant de machines Farsoon partage aujourd’hui une application intéressante qui garantirait la sécurité des athlètes lors de l’une des compétitions les plus emblématiques : le bobsleigh.

Décrit comme la « Formule 1 sur glace« , le bobsleigh est une course de traîneaux propulsés par la gravité sur une piste étroite et descendante recouverte de glace, en se dirigeant à travers des virages et des lignes droites.

La vitesse maximale de la course peut atteindre 160 km/h, créant quelques forces G lors des accélérations et décélérations rapides. Dans une telle situation de vitesse, la sécurité des athlètes est la priorité absolue.

Pour cette raison, le casque reste un élément essentiel des accessoires de protection, mais pas n’importe quel type de casque. Les casques intégraux de bobsleigh devront assurer la sécurité, la fonctionnalité et, bien sûr, le confort des athlètes dans des conditions difficiles de vitesse et de température, explique Farsoon. Dans cette optique, une équipe de chercheurs dirigée par le professeur adjoint Li Nan de l’université technologique de Dongguan a étudié l’utilisation de la FA pour le développement de casques. Cette équipe comprend également une équipe de Farsoon Technologies et Wanhua Chemical Group, fournisseurs de produits chimiques innovants.

« La résistance mécanique, la réduction du poids et l’ajustement personnalisable sont les facteurs clés pour obtenir les meilleures performances du casque », explique Li. « Par rapport à la fabrication traditionnelle, l’impression 3D nous offre davantage de possibilités d’optimisation et de personnalisation de la conception. Nous sommes fiers de faire équipe avec les leaders de l’innovation dans les domaines de l’impression 3D, de la science des matériaux et du prototypage de conception, pour créer ensemble ce tout nouveau casque de bobsleigh. »

Un processus de fabrication basé sur des partenariats ouverts

La doublure du casque de bobsleigh est fabriquée avec le matériau TPU spécialisé de Wanhua Chemical, développé pour ses excellentes performances dans des conditions de température extrêmes, et produit par la technologie double laser Flight® de Farsoon.

« Afin de répondre à l’exigence d’une excellente capacité de charge, de résistance aux chocs et d’absorption des chocs pour la doublure du casque, nous avons spécifiquement développé le matériau TPU WF-PU95AB pour le processus de frittage laser à fibre de Farsoon« , explique le Dr Yang Jie, directeur de la stratégie R&D de Wanhua Chemical. « Nous avons résolu les problèmes techniques difficiles tels que l’absorption du laser, le rechargement de la poudre pour le traitement du matériau TPU ; et nous avons obtenu de bonnes propriétés physiques, notamment l’élasticité et la flexibilité, même à une température aussi basse que -35°C. »

La toute dernière technologie Flight® à double laser à fibre de Farsoon permet une fabrication à l’échelle industrielle avec le matériau TPU ; elle tire parti de deux puissants lasers à fibre de 300 watts et de deux systèmes optiques dynamiques, créant deux spots laser ultrafins avec une vitesse de balayage rapide pouvant atteindre 20 m/s (66ft/s) pour chacun. Grâce à la taille du cylindre agrandi de la Flight 403P (400 × 400 × 450 mm), deux revêtements de casque de bobsleigh peuvent être fabriqués en une seule fois, en seulement 7,5 heures.

De plus, grâce à la stratégie de paramétrage ouverte offerte par toutes les machines Farsoon, Li a travaillé en étroite collaboration avec Wanhua et l’équipe d’application de Farsoon pour effectuer des tests de diverses combinaisons de paramètres intégrant la puissance du laser, l’espacement des balayages et l’épaisseur de la couche, afin de choisir les paramètres de traitement les mieux adaptés pour équilibrer les performances mécaniques et le poids de la structure en treillis de la doublure du casque.

Conception en treillis personnalisée pour un poids réduit et une meilleure protection

Par rapport aux casques en mousse standard disponibles dans un nombre limité de tailles et d’accessoires, la nouvelle génération de casques utilise la numérisation 3D pour collecter les données permettant de personnaliser la structure en treillis de la doublure du casque afin de l’adapter au mieux à la tête de chaque athlète ; elle offre une grande capacité d’auto-adaptation à la gravité et améliore le confort et la sécurité pendant la compétition.

La structure en treillis développée par l’équipe de R&D du casque de bobsleigh est composée de plusieurs couches et de zones tampons de différents niveaux de dureté. Les zones présentant des fréquences de collision plus élevées sont équipées d’une distribution structurelle de différentes densités, qui peut absorber avec précision les dommages causés par la collision de la tête. Ces zones d’impact ont été conçues pour résister aux différentes forces d’impact du casque en cas de collision, offrant aux athlètes des performances de protection sans précédent.

La doublure en treillis imprimée en 3D, associée à la coque en fibre de carbone, ne pèse que 1,1 kg – soit une réduction de poids de 500 grammes par rapport au casque traditionnel en mousse.

Le nouveau casque de bobsleigh a déjà passé les certifications GB et ECE, et il répond aux exigences de la FIS (Fédération Internationale de Ski).

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