Artec Leo ayuda a Vorteq a crear los trajes de ciclismo más rápidos del mundo

Por Matthew McMillion

Resumen: Una empresa de I+D orientada al deporte eligió la digitalización 3D para crear trajes aerodinámicos personalizados y perfectamente ajustados para ciclistas de todos los niveles.

El objetivo: Usar un escáner 3D de mano para escanear todo el cuerpo de un ciclista en seis minutos, para luego usar ese escaneo y diseñar uno de los trajes de piel más rápidos del mundo.

Herramientas utilizadas: Artec Leo, Geomagic Wrap

En el mundo del ciclismo de alto rendimiento, la velocidad lo es todo. Y aunque estés corriendo en una pista cubierta con condiciones controladas, estarás luchando contra la resistencia del viento y su desgaste en cada pedaleo. Un ciclista gasta hasta el 90% de su energía en superar la resistencia del aire, por lo que es fundamental reducirla. Para ciclistas profesionales y aficionados, no vale la pena gastarse 10 mil dólares o más en una bicicleta más aerodinámica ya que es el cuerpo del ciclista el responsable de absorber aproximadamente el 80% de la resistencia, y su bicicleta el 20% restante. Por lo que tiene mucho más sentido centrarse en el ciclista, su biomecánica en varias posiciones de conducción, su entrenamiento, y sobre todo, su ropa.

Un ciclista en el túnel de viento del Centro de Ingeniería Deportiva de Silverstone

Vorteq está utilizando un túnel de viento especializado en deportes, maquinaria textil de última generación y la mejor tecnología de escaneo 3D para crear trajes de piel personalizados para ciclistas. Un traje de piel es esencialmente la prenda más aerodinámica que un ciclista puede llevar, reduciendo su nivel de resistencia por debajo del de estar desnudo. Un traje de calidad también debe ser cómodo, ligero, transpirable y hecho específicamente para el atleta que lo lleva. De lo contrario, se ajustará incorrectamente y se arrugará, y en el campo de la aerodinámica, cada arruga aumenta la resistencia y afecta al rendimiento. Además, muchos tejidos se "abren" cuando se estiran demasiado, lo que repercute en una mayor resistencia en sus superficies, por lo que los tejidos y las costuras deben elegirse cuidadosamente para zonas específicas del cuerpo, y cada traje de piel debe diseñarse y fabricarse para que tenga la cantidad exacta de tensión para la anatomía de ese corredor en particular, así lograr un flujo de aire óptimo y la menor resistencia al viento. Teniendo en cuenta que las formas y tamaños de los ciclistas pueden variar de forma tan drástica, este tipo de ajuste personalizado no es posible simplemente con un modelo de traje de piel en varios tamaños.

El equipo de Huub Wattbike de Vorteq consiguió tres oros, dos platas y tres bronces en el Campeonato Nacional Británico de Ciclismo en Manchester, Reino Unido, en enero de 2020.

La empresa filial de Vorteq, TotalSim, tiene más de 10 años de experiencia trabajando con ciclistas profesionales, equipos de ciclismo olímpicos, corredores del Tour de Francia y otros ciclistas de primera categoría. Esto ha hecho posible que Vorteq crearan lo que ellos creen que son los trajes de piel más rápidos que existen. Para diseñar sus trajes de piel como nunca antes había sido posible, Vorteq ha invertido más de 500.000 dólares en I+D, ha probado más de 45.000 combinaciones diferentes de materiales, tensión y velocidad en los túneles de viento especializados del Centro de Ingeniería Deportiva de Silverstone (SSEH). El resultado final es que cada atleta tiene su propio traje de piel, creado con patrones y tejidos personalizados, cada uno diseñado para el máximo rendimiento.

Diseñando y creando los trajes de piel de Vorteq

A pesar del extenso trabajo que Vorteq realiza exclusivamente con los equipos olímpicos y otros atletas de élite, desde el 1 de enero de 2020, sus trajes de piel personalizados están disponibles para corredores de todos los niveles. Ahora, cualquier ciclista, no sólo los profesionales, tiene la oportunidad de vestir un traje de piel personalizado de Vorteq, y cuando se dirijan a la línea de meta, llevarán el mismo nivel de tecnología en trajes de piel que si fueran uno de los clientes olímpicos de Vorteq.

Para crear estos trajes de piel personalizados, el uso de un escáner 3D es crucial para capturar digitalmente la anatomía exacta delciclista, y durante las horas que siguen a esos pocos minutos de escaneo, todos los tamaños, patrones y tipos de tela se seleccionan meticulosamente en el sistema de vestimenta computacional y luego ensamblados por el equipo de trajes de piel de Vorteq.

Anteriormente, TotalSim utilizaba un escáner de brazo para escanear coches de carreras, bicicletas y otros objetos, pero cuando se trataba de utilizar el escáner para capturar personas, se encontraban con grandes dificultades y eran incapaces de conseguirlo con esa tecnología.

Fue entonces cuando Vorteq recurrió al embajador de Artec, Central Scanning, especialistas en todos los campos del escaneo 3D. Durante una visita y consulta in situ, los expertos de Central Scanning les recomendaron el Artec Leo, un revolucionario escáner 3D de mano con pantalla táctil incorporada y una velocidad de captura de hasta 80 fps, un dispositivo inalámbrico que destaca por su ràpido escaneo de objetos medianos, como personas. TotalSim había utilizado dos escáneres Artec en el pasado para su trabajo de CFD y metrología, Artec Eva y Artec Spider, por lo que ya estaban familiarizados con el alto nivel de tecnología de escaneo de Artec.

Escáner 3D Artec Leo con el software Artec Studio mostrando el escaneo del ciclista en el Centro de Ingeniería Deportiva de Silverstone

Cuando Sam Quilter y sus colaboradores de Vorteq vieron lo rápido que Leo había captado la anatomía exacta y precisa de un ciclista, supieron que habían encontrado la herramienta adecuada para el trabajo. Cuando recibieron el Leo, comenzaron a crear su flujo de trabajo de captura digital, que Quilter describe así:

"El ciclista entra en el túnel de viento con su bicicleta, la coloca en la plataforma, se sube, y en sólo 5 o 6 minutos con Leo, escaneo al ciclista en dos posiciones en un 3D a color preciso y de alta resolución. Y luego necesito sólo otro minuto para escanear su zapatilla, por todos los lados", señala Quilter. "Básicamente esto significa que en diez minutos puedo terminar con el ciclista". Y ya tengo todo lo que necesito para diseñar un traje anatómicamente exacto y rápido como una bala de Vorteq. No es necesario volver a hacer ningún escaneo más".

El ingeniero de metrología Sam Quilter escanea en 3D a un ciclista con Artec Leo.

Quilter añade: "Normalmente escaneamos a los ciclistas en ropa interior, para obtener el mayor detalle posible del cuerpo, de modo que cuando diseñamos los trajes de piel, se adaptan perfectamente a la anatomía del ciclista, algo que sería imposible si hay ropa o tejidos de por medio".

Escaneando en 3D a un ciclista con Artec Leo en el Centro de Ingeniería Deportiva de Silverstone

"Cuando hacemos nuestros trajes de piel, trabajamos directamente desde los escaneos de Leo, así que no son simples medidas las que tomamos, son los datos físicos exactos, y la diferencia es crucial. Porque si estás tomando medidas físicas y luego las introduces en un sistema CAD, o en un sistema de computación como el nuestro, al final acabas perdiendo datos por el camino. Y eso puede provocar dimensionados imprecisos, algo que no podemos permitirnos. Incluso un pequeño error de medición podría resultar en una arruga o que el traje se estire demasiado. Así que, para nosotros, marca la diferencia la forma en que Leo nos da los datos físicos exactos del atleta".

Quilter resume el proceso: "Desde que el atleta entra por la puerta ya empezamos a escanear con Leo, luego usamos Artec Studio para post-procesar los escaneos, seguido por el trabajo de modelado 3D en Geomagic Wrap, y finalmente exportamos el modelo 3D para usarlo en la confección del traje de piel, estamos hablando de unas 2 horas en total, lo cual no era posible antes, ni de lejos. Y en cuanto al tiempo total de producción para un traje de piel que está listo para competir, actualmente estamos en 2 días, pero esa brecha se está estrechando, y estamos trabajando para poderlo conseguir en 24 horas, no tardaremos mucho".

Escaneo 3D de un ciclista en el Túnel de Viento de Rendimiento Deportivo en SSEH

Quilter explicó su flujo de trabajo de post-procesamiento en Artec Studio: "Leo me lo pone fácil. Apenas hacen falta unos pasos más en Artec Studio. Básicamente leo los datos del escáner, compruebo todo visualmente, y luego uso la herramienta Borrador para eliminar cualquier parte no deseada. Normalmente mantengo la bicicleta en el escaneo, ya que es un gran punto de referencia para obtener el posicionamiento XYZ así como el ángulo, y luego entro en el Registro Global, donde sólo uso los ajustes predeterminados porque funcionan genial por defecto. Normalmente no necesito eliminar valores atípicos, porque los datos ya están lo suficientemente limpios para una persona. Luego hago una Fusión Suave y lo exporto como un archivo STL para usarlo en Geomagic Wrap".

"En Geomagic Wrap, utilizo la herramienta Decimate para hacer la cuenta de triángulos, o deshacerme de alguna arruga no deseada aunque rara vez ocurre, utilizo el comando Relax, y luego paso a los comandos Smooth, que me permiten eliminar cualquier imperfección, porque a veces los atletas mueven los dedos durante el escaneo, y tenemos que corregirlo. Después de hacer todo esto lo exportamos como un archivo OBJ para usarlo en nuestro software de computación de cobertura", dice Quilter.

La última propuesta de Vorteq es la de utilizar su Leo para crear escaneos para la impresión en 3D de maniquíes de atletas con precisión anatómica. Estos maniquíes se utilizan luego para crear nuevos trajes de piel para los atletas sin necesidad de visitar las oficinas de Vorteq. Digamos, por ejemplo, que un ciclista está entrenando al otro lado del mundo y necesita un traje de piel específicamente para una próxima prueba contrarreloj de larga distancia que es principalmente en llano, pero también incluye una larga fase de descenso. Al tener un maniquí 3D del atleta, Vorteq puede crear un traje de piel personalizado para ellos, probar múltiples telas y patrones en los túneles de viento, elaborar el nuevo traje de piel en pocas horas y hacérselo llegar allí donde se encuentre. En la actualidad, el proceso de fabricación de maniquíes a medida tarda algo menos de 2 días, pero acortamos tiempos muy rápidamente. El tiempo de entrega es de 24 horas, desde el escaneo 3D hasta la finalización del nuevo maniquí impreso en 3D.

Componentes del maniquí Vorteq dispuestos para su montaje y uso en el túnel de viento

Quilter nos cuenta las ventajas de estos maniquís impresos en 3D: "Un maniquí de tamaño natural nos permite hacer pruebas en el túnel de viento con telas aisladas en un solo brazo, por ejemplo, para ver cómo varias telas y patrones afectan a la resistencia de forma aislada. Así es como podemos obtener ventajas mínimas pero necesarias. Porque con un ciclista real en el túnel de viento, el movimiento puede ser un factor determinante, incluso el más mínimo movimiento puede afectar a los resultados. Con un ciclista en vivo, nunca puedes tener resultados exactos, pero sí con un maniquí inmovil, donde el único factor que cambia es la tela que se le pone".

"Los maniquíes no se cansan, y siempre están quietos, lo que nos permite saber exactamente qué tipo de cambios están causando nuestras telas y diseños en términos de resistencia y rendimiento."

TotalSim también proporciona consulta y formación en biomecánica para ciclistas y equipos, aconsejando a los atletas sobre qué posiciones del cuerpo, ajustes del equipo, hábitos de conducción y ropa mejorarán o disminuirán su potencia, resistencia y mucho más.

Túnel de Viento de Rendimiento Deportivo del Centro de Ingeniería Deportiva de Silverstone

"Nuestra misión es ayudar a los atletas, muchos de los cuales ya están en la cima de su carrera o cerca de ella, a encontrar esas muchas 'pequeñas' mejoras que cuando se suman todas, pueden hacerle superar la cima y llegar a la victoria", dice Quilter.

Además de los trajes de piel de Vorteq y los servicios de consultoría y formación en biomecánica de TotalSim, también proporcionan servicios de escaneo a una serie de clientes, incluyendo equipos de ciclismo. Su Leo es clave para escanear en 3D allá donde haga falta, ya sea en casa, en el Reino Unido o en el extranjero.

Como nos cuenta Quilter, "A diferencia de nuestros escáneres anteriores, Leo nos da esa libertad de escanear en casi cualquier parte del mundo, sin necesidad de hardware adicional, sólo el propio escáner Leo. Esta flexibilidad es esencial cuando se va a lugares fuera de las instalaciones que no son precisamente laboratorios profesionales".