Artec Leo aide Vorteq à créer les combinaisons de cyclisme les plus rapides au monde

01/04/2020

Par Matthew McMillion

Dans le monde du cyclisme de haute performance, la vitesse est primordiale. Même si vous roulez sur une piste intérieure dans des conditions contrôlées, vous devez lutter contre la résistance au vent et la traînée à chaque tour de pédales. Réduire la traînée est cruciale étant donné qu’un cycliste dépense jusqu’à 90 % de son énergie à vaincre la résistance de l’air. Les coureurs cyclistes professionnels et les amateurs sérieux ont comparativement peu d’intérêt à dépenser dix mille euros voire plus pour un vélo plus aérodynamique. Le corps du cycliste étant responsable d’environ 80 % de la traînée, et son vélo des 20 % restants, il est bien plus judicieux de se concentrer sur le cycliste, sa biomécanique dans diverses positions de conduite, son entraînement et, en particulier, ses vêtements.

Un cycliste dans la soufflerie de Silverstone Sports Engineering Hub

Vorteq utilise une soufflerie complète dédiée au sport, une soufflerie sur mesure pour tissus, et les dernières technologies de scan 3D pour créer des combinaisons personnalisées pour les cyclistes. La combinaison est le vêtement le plus aérodynamique qu’un cycliste puisse porter et réduit la traînée en-dessous du niveau que l’athlète atteindrait en étant nu. Une combinaison de qualité doit également être confortable, légère, respirante, et spécialement conçue pour le sportif qui la porte. Dans le cas contraire, elle sera mal ajustée et se froissera. Or, dans le monde de l’aérodynamique, chaque pli ajoute à la traînée et réduit la performance. Par ailleurs, beaucoup de tissus « s’ouvrent » lorsqu’ils sont distendus, ce qui augmente la traînée sur leur surface. Les tissus et les coutures doivent donc être choisis avec soin pour des zones spécifiques du corps, et chaque combinaison conçue et confectionnée doit avoir la quantité exacte de tension du tissu pour l’anatomie du cycliste, afin d’atteindre un flux d’air optimal et la résistance au vent la plus faible possible. Compte tenu des différences considérables de forme du corps et de taille entre les cyclistes, un ajustement personnalisé est impossible avec une combinaison de taille small, medium ou large vendue dans le commerce.

L’équipe Huub Wattbike vêtue de combinaisons Vorteq a remporté trois médailles d’or, deux d’argent, et trois de bronze lors du Championnat britannique de cyclisme, à Manchester, en janvier 2020.

Depuis dix ans, TotalSim, la société mère de Vorteq, coopère étroitement avec des cyclistes professionnels, des équipes olympiques, des coureurs du Tour de France, et d’autres grands cyclistes. Cette expérience permet à Vorteq de créer ce qu’elle estime être les combinaisons les plus rapides actuellement disponibles. Pour développer ses combinaisons au-delà de ce qui était auparavant possible, Vorteq a investi plus de 500 000 dollars dans la R&D, et testé plus de 45 000 associations de matériau, tension et vitesse différentes dans des souffleries spéciales chez Silverstone Sports Engineering Hub (SSEH). Chaque athlète reçoit ainsi sa propre combinaison, créée avec des motifs et des tissus sur mesure, chacun conçu pour une performance maximale.

Conception et création de combinaisons Vorteq

Bien qu’elle ait longuement travaillé exclusivement avec des équipes olympiques et d’autres athlètes de haut niveau, depuis le 1er janvier 2020, Vorteq propose ses combinaisons sur mesure aux cyclistes sérieux de tous niveaux. Autrement dit, tous les cyclistes – pas seulement les professionnels – ont maintenant la possibilité d’obtenir une combinaison Vorteq sur mesure. Lorsqu’ils sprinteront vers la ligne d’arrivée, ils porteront ainsi le même genre de combinaison qu’un client olympique de Vorteq.

Lors de la création de ces combinaisons sur mesure, le recours à un scanner 3D est crucial pour numériser l’anatomie exacte du coureur cycliste. Dans les heures qui suivront ces quelques minutes de scan, tous les motifs, tailles et types de tissus seront méticuleusement sélectionnés dans le système de drapage numérique puis assemblés par l’équipe de Vorteq.

Auparavant, TotalSim utilisait un scanner avec un bras articulé pour scanner des voitures de sport, des vélos, et autres, mais cette technologie posait trop de difficultés pour numériser des personnes.

C’est à ce moment-là que Vorteq s’est tournée vers l’Ambassadeur Artec Central Scanning, spécialistes du scan 3D dans tous ses aspects. Lors d’une visite et d’une consultation sur le terrain, les experts de Central Scanning ont recommandé Artec Leo, un scanner 3D portable révolutionnaire avec un écran tactile intégré et une vitesse d’acquisition de 80 i/s. Ce scanner entièrement sans fil excelle dans la numérisation d’objets de taille moyenne, notamment des personnes, en quelques minutes. TotalSim ayant déjà utilisé dans le passé deux scanners Artec – Artec Eva et Artec Spider – pour son travail de CFD et de métrologie, elle avait déjà pu se rendre compte du niveau élevé des technologies de scan d’Artec.

Le scanner 3D Artec Leo et le logiciel Artec Studio affichant le scan d’un cycliste chez Silverstone Sports Engineering Hub

Quand Sam Quilter et ses collègues de Vorteq ont vu la rapidité et la précision avec lesquelles Leo numérisait l’anatomie exacte d’un cycliste, ils ont su qu’ils avaient trouvé l’outil qu’il leur fallait. Lors des heures qui ont suivi la livraison de leur nouveau Leo, ils ont commencé à créer leur workflow de numérisation, décrit par Quilter de la façon suivante :

« Le coureur cycliste arrive dans la soufflerie avec son vélo, qu’il place sur la plateforme et enfourche, et, en seulement 5 ou 6 minutes, je numérise avec Leo le cycliste dans deux positions en 3D couleur précise haute résolution. Puis, une minute supplémentaire me suffit à scanner ses chaussures, de tous les côtés, explique Quilter. Autrement dit, en dix minutes, j’ai terminé et le cycliste peut vaquer à ses occupations. J’ai tout ce qu’il faut pour concevoir une combinaison Vorteq anatomiquement précise et rapide comme l’éclair. Aucun risque de devoir rescanner. Aucun. »

L’ingénieur en métrologie Sam Quilter scanne un cycliste en 3D avec Artec Leo

Quilter poursuit : « En général, nous scannons les cyclistes en sous-vêtements pour avoir autant de détails du corps que possible, de sorte que quand nous créons les combinaisons, elles épousent parfaitement l’anatomie du cycliste. Ce résultat serait inatteignable avec un scan incluant du tissu cachant les structures anatomiques exactes. »

Scan 3D d’un cycliste avec Artec Leo chez Silverstone Sports Engineering Hub

« Lorsque nous fabriquons nos combinaisons, nous travaillons directement à partir des scans de Leo. Nous ne prenons pas de mesures, mais nous utilisons les données physiques exactes, et la différence est cruciale. Si vous prenez des mesures physiques, puis les intégrez dans un système de CAO, ou un système de drapage numérique comme le nôtre, vous perdrez quelque chose dans le transfert. Et ce quelque chose peut facilement conduire à des dimensions imprécises utilisées pour créer une combinaison, ce qui est tout à fait inacceptable pour nous. La moindre erreur de mesure peut aboutir à un pli ici ou là, ou à un tissu distendu. Ainsi, pour nous, la capacité de Leo à nous fournir les données physiques exactes d’un athlète change la donne. »

Quilter résume le processus : « Le scan avec Leo, puis le post-traitement des scans dans Artec Studio, suivi du travail de modélisation 3D dans Geomagic Wrap, et enfin l’exportation du modèle 3D pour fabriquer la combinaison, nécessitent environ deux heures au total, ce qui était tout bonnement inimaginable auparavant. La durée de production totale d’une combinaison prête pour une course est actuellement de deux jours, mais nous sommes en train de la réduire et nous visons un délai de 24 heures, que nous sommes sûrs d’atteindre bientôt. »

Scan 3D d’un cycliste dans la soufflerie de performances sportives chez SSEH

Quilter explique le post-traitement dans Artec Studio : « Leo me facilite la vie. Peu d’étapes sont nécessaires dans Artec Studio. J’intègre les données de Leo, je revérifie tout visuellement, puis j’utilise la Gomme pendant quelques clics pour supprimer les morceaux indésirables occasionnels. Normalement, je garde le vélo dans le scan étant donné qu’il s’agit d’un excellent point de référence pour avoir le positionnement XYZ ainsi que l’angle, puis je vais dans Enregistrement global, où j’utilise les paramètres par défaut car ils font un merveilleux boulot. En général, je n’ai pas besoin de la Suppression des valeurs aberrantes, vu que les données sont déjà suffisamment nettes pour une personne. Puis, je fais une Fusion lisse et, après quelques modifications mineures, j’exporte le scan au format STL pour l’utiliser dans Geomagic Wrap. »

« Dans Geomagic Wrap, j’utilise l’outil Décimer pour réduire davantage le nombre de triangles, et si je veux supprimer des plis, qui ne devraient pas être présents dans le scan mais le sont très occasionnellement, j’utilise la commande Relax, puis je passe aux commandes Lisse, qui enlèvent les imperfections étant donné que les athlètes contractent parfois les doigts pendant le scan et que nous devons remédier à cela. Après avoir fait tout cela, nous exportons le fichier au format OBJ pour l’utiliser dans notre logiciel de drapage numérique », explique Quilter.

La nouvelle offre de Vorteq consiste à utiliser Leo afin de créer des scans pour l’impression 3D de mannequins anatomiquement précis d’athlètes. Ces mannequins servent ensuite à fabriquer de nouvelles combinaisons pour les athlètes sans la nécessité pour ces derniers de se rendre dans les bureaux de Vorteq. Imaginons par exemple qu’un cycliste s’entraîne à l’autre bout du monde et ait besoin d’une combinaison pour un imminent contre-la-montre sur longue distance sur un parcours majoritairement plat mais incluant également une longue étape en descente. Avec un mannequin 3D de l’athlète, Vorteq peut lui créer une combinaison sur mesure, tester de multiples tissus et motifs dans ses souffleries, et confectionner la nouvelle combinaison en quelques heures, puis la lui envoyer en livraison expresse à l’autre bout du monde, ou n’importe où ailleurs. Actuellement, la fabrication du mannequin sur mesure nécessite un peu moins de 2 jours, mais ce chiffre diminue avec les semaines. Le délai visé est de 24 heures entre le scan 3D et l’impression 3D du nouveau mannequin.

Parties d’un mannequin Vorteq prêtes à être assemblées et utilisées dans une soufflerie

Quilter explique les raisons de l’impression 3D de mannequins : « Un mannequin grandeur nature nous permet de faire des tests de soufflerie sur les tissus sur un seul bras, par exemple, pour voir comment divers tissus et motifs influencent la réduction de la traînée. C’est là que les gains marginaux peuvent réellement s’additionner. Un vrai cycliste bouge, même très légèrement, dans la soufflerie. Il ne permet donc pas d’avoir les mesures exactes possibles avec un mannequin totalement immobile. Avec ce dernier, le seul élément qui change est le tissu qu’on ajoute. »

« Les mannequins ne se fatiguent pas et restent toujours parfaitement immobiles, ce qui nous permet de connaître exactement les changements causés par nos tissus et designs en matière de traînée et de performances. »

TotalSim offre également des consultations et des formations biomécaniques aux cyclistes et aux équipes, lors desquelles les athlètes reçoivent des conseils sur les positions du corps, les changements d’équipement, les habitudes de conduite, et les vêtements qui augmenteront ou diminueront leur puissance, leur endurance, la traînée, etc.

La soufflerie de performances sportives de Silverstone Sports Engineering Hub

« Notre mission est d’aider les athlètes sérieux, dont un grand nombre sont déjà à la pointe de l’excellence ou près d’y arriver, à trouver cette multitude de « petits » gains qui, une fois additionnés, peuvent réellement donner à un athlète le genre d’avantage qui lui permettra de dépasser ses adversaires et d’atteindre la victoire », commente Quilter.

Outre les combinaisons de Vorteq et les services de consultation et de formation de TotalSim, des services de scan sont également fournis à une série de clients, y compris aux équipes cyclistes. Leo joue un rôle central dans leur capacité à scanner en 3D quel que soit l’endroit où leurs projets les mènent, que ce soit en interne, aux quatre coins du Royaume-Uni, ou à l’étranger.

Comme l’explique Quilter, « à la différence de nos précédents scanners, il suffit simplement de prendre Leo avec nous dans n’importe quel endroit du monde pour effectuer le scan – aucun matériel supplémentaire n’est nécessaire. Pouvoir profiter d’une telle liberté est formidable quand vous vous rendez dans des endroits où les conditions sont loin d’être idéales. »