Artec Leo aiuta Vorteq a creare le tute da ciclismo più veloci del mondo

Di Matthew McMillion

Riepilogo: un'azienda di ricerca e sviluppo specializzata nel mondo dello sport ha scelto la scansione 3D per creare tute aerodinamiche personalizzate per i ciclisti di tutti i livelli.

Obiettivo: utilizzare uno scanner 3D portatile per scansionare l'intero corpo di un ciclista in sei minuti o meno, quindi utilizzare tale scansione per progettare una delle tute più veloci al mondo.

Strumenti utilizzati: Artec Leo, Geomagic Wrap

Nel mondo del ciclismo ad alte prestazioni, la velocità è tutto. E anche se corri su una pista al coperto con condizioni controllate, dovrai combattere contro la resistenza dell'aria e lottare ad ogni pedalata. L'impiego di energia di un ciclista per superare l’attrito dell'aria arriva fino al 90% del suo sforzo, pertanto ridurre l’attrito è fondamentale. Sia per i ciclisti professionisti che per gli appassionati, c'è relativamente poco da guadagnare nell'utilizzo di una bicicletta aerodinamica, che arriva facilmente a costare migliaia di euro. Con il corpo del pilota responsabile di circa l'80% della resistenza e la sua bici del restante 20%, ha molto più senso concentrarsi sul ciclista, sulla sua biomeccanica nelle varie posizioni di guida, sull'allenamento, ma anche, soprattutto, sui vestiti.

Un pilota nella galleria del vento presso l'hub di ingegneria sportiva di Silverstone

Vorteq si avvale di una galleria del vento di grandi dimensioni dedicata allo sport, di una seconda galleria del vento in tessuto personalizzata e della più recente tecnologia di scansione 3D per creare tute personalizzate per ciclisti. La tuta è essenzialmente il capo più aerodinamico che un ciclista possa indossare, capace di ridurre il suo livello di attrito al di sotto di quello che avrebbe da nudo. Una tuta di qualità dovrebbe anche essere comoda, leggera, traspirante e realizzata appositamente per l'atleta che la indossa. Altrimenti sono destinate a non aderire come si deve e a riempirsi di pieghe, e nel mondo dell'aerodinamica ogni grinza di tessuto aumenta pericolosamente la resistenza dell'aria. Inoltre, molti tessuti si "allargano" sotto tensione, introducendo una maggiore resistenza sulle loro superfici, quindi bisognerebbe scegliere con cura i tessuti e le cuciture per le diverse aree specifiche del corpo, e progettare e fabbricare ogni tuta con in mente la quantità esatta di tensione del tessuto per la particolare anatomia del ciclista, per ottenere un passaggio d'aria ottimale e la minima resistenza al vento. Considerato che la forma del corpo e le dimensioni cambiano drasticamente a seconda della persona, un'aderenza con un tale livello di personalizzazione non si può trovare nei negozi.

Il team di Huub Wattbike, indossando le tute Vorteq, ha portato a casa tre ori, due argenti e tre bronzi ai British National Cycling Championships a Manchester, Regno Unito, nel gennaio 2020.

La società madre di Vorteq, TotalSim ha un'esperienza decennale, ottenuta dal suo lavoro a stretto contatto con ciclisti professionisti, squadre di ciclismo olimpico, ciclisti del Tour de France e altri ciclisti di spicco. Ciò ha permesso a Vorteq di creare quelle che si ritiene essere le tute più veloci disponibili sul mercato oggi. Per progettare le loro tute come mai è stato possibile in passato, Vorteq ha investito oltre 500.000 dollari in ricerca e sviluppo, testando oltre 45.000 combinazioni di materiali, tensioni e velocità diverse in speciali gallerie del vento presso il Silverstone Sports Engineering Hub (SSEH). Il risultato finale è che ogni atleta riceve la propria tuta, creata con modelli e tessuti personalizzati, ciascuno progettato per ottenere le massime prestazioni.

Progettazione e creazione delle tute Vorteq

Nonostante Vorteq abbia a lungo lavorato esclusivamente con squadre olimpiche e altri atleti professionisti, a partire dal 1° gennaio 2020 le loro tute personalizzate sono ora disponibili per ciclisti di ogni livello di esperienza. Ciò significa che qualsiasi ciclista, non solo i professionisti, ora ha la possibilità di ottenere una tuta personalizzata Vorteq e, quando si precipiterà verso il traguardo, indosserà lo stesso livello di tecnologia di uno dei clienti olimpionici di Vorteq.

Per creare queste tute personalizzate, l'uso di uno scanner 3D è un elemento cruciale per catturare digitalmente l'anatomia esatta del ciclista. Poi, nelle ore che seguono quei pochi minuti di scansione, tutte le dimensioni, i motivi e i tipi di tessuto saranno meticolosamente selezionati nel sistema di drappeggio computerizzato e poi assemblati dalla squadra Vorteq.

In passato, TotalSim utilizzava uno scanner a braccio per la scansione di auto da corsa, biciclette e altri oggetti, ma quando si trattava di utilizzare lo scanner per catturare persone, si sono imbattuti in difficoltà significative e non sono stati in grado di procedere ulteriormente con la loro vecchia tecnologia.

è stato allora che Vorteq si è rivolta all'ambasciatore Artec Central Scanning, specialista in tutti gli aspetti della scansione 3D. Durante una visita di consulenza in loco, gli esperti di Central Scanning hanno consigliato Artec Leo, uno scanner 3D portatile rivoluzionario con touchscreen incorporato e velocità di acquisizione fino a 80 fps, oltre ad essere completamente wireless, che eccelle nel catturare oggetti di medie dimensioni come persone in pochi minuti. TotalSim in passato utilizzava due scanner Artec per il loro lavoro di CFD e metrologia, Artec Eva e Artec Spider, quindi avevano già familiarità con l'alto livello della tecnologia di scansione di Artec.

Lo Scanner 3D Artec Leo e il software Artec Studio, che mostra la scansione del ciclista al Silverstone Sports Engineering Hub

Quando Sam Quilter e i suoi colleghi di Vorteq hanno visto con quanta rapidità e precisione Leo ha catturato l'esatta anatomia di un ciclista, hanno capito di aver trovato lo strumento giusto per il loro lavoro. Una volta ricevuto il loro nuovo Leo, hanno subito iniziato a creare un flusso di lavoro di acquisizione digitale, che Quilter ha descritto come segue:

“Il pilota entra nella galleria del vento con la sua bici, ci monta sopra su una piattaforma e in soli 5-6 minuti Leo cattura il pilota da due posizioni in 3D a colori ad alta precisione e risoluzione. In seguito serve solo un altro minuto per catturare le sue scarpe da ogni lato", ha riferito Quilter. “Fondamentalmente questo significa che in dieci minuti posso concludere il lavoro su un ciclista e procedere oltre. Ho tutto ciò di cui ho bisogno per progettare una tuta Vorteq anatomicamente accurata, veloce come un proiettile. Nessuna possibilità che sia necessaria una nuova scansione. Nemmeno una volta.

L'ingegnere di metrologia Sam Quilter 3D scansiona un pilota con Artec Leo

Quilter ha continuato: “Di solito scansioniamo i ciclisti in biancheria intima per ottenere il maggior numero possibile di dettagli del corpo, in modo che quando progettiamo le tute si adagino perfettamente sull'anatomia di quel ciclista in un modo che non sarebbe raggiungibile se partissimo da una scansione che include del tessuto, che nasconderebbe le strutture anatomiche esatte."

Scansione 3D di un pilota con Artec Leo presso l'hub di ingegneria sportiva di Silverstone

“Quando realizziamo le nostre tute, partiamo direttamente dalle scansioni fatte con Leo, quindi non sono delle misure, sono dati fisici esatti, e la differenza è cruciale. Perché se prendi misure fisiche e poi le inserisci in un sistema CAD o in un sistema di drappeggio computerizzato come il nostro, qualcosa andrà perso nel processo. E ottenere dimensioni imprecise nella creazione di una tuta, per noi è del tutto inaccettabile. Anche una piccola misurazione errata potrebbe causare una piega qui o là, o un tessuto troppo teso. Quindi il modo in cui Leo ci fornisce i dati fisici esatti dell'atleta scansionato fa davvero la differenza.

Quilter ha così riassunto il processo: “l'atleta arriva, viene scansionato con Leo, quindi usiamo Artec Studio per post-processare le scansioni. Segue il lavoro di modellazione 3D in Geomagic Wrap. Infine esportiamo il modello 3D per realizzare la tuta. Dall'inizio alla fine ci vogliono circa 2 ore, cosa assolutamente impossibile in passato, non ci si avvicinava nemmeno. E per quanto riguarda il tempo di produzione di una tuta pronta per la gara, attualmente siamo a 2 giorni, ma il divario si sta riducendo e il nostro obiettivo è un tempo di consegna di 24 ore, a cui arriveremo sicuramente presto."

Scansione 3D di un pilota nella galleria del vento Sports Performance presso SSEH

Quilter ha spiegato il suo flusso di lavoro di post-elaborazione in Artec Studio, “Leo ci semplifica molto le cose. Non sono necessari molti passaggi in Artec Studio. Esamino i dati raccolti con Leo, ricontrollo tutto, quindi uso lo strumento Gomma per rimuovere gli eventuali pezzetti indesiderati. Di solito tengo la bici nella scansione, dato che si tratta di un ottimo punto di riferimento per ottenere il posizionamento XYZ e l'angolazione, quindi vado nella registrazione globale, dove utilizzo le impostazioni predefinite perché funzionano alla perfezione. Normalmente non ho bisogno di eseguire un Outlier Removal, perché i dati sono già abbastanza puliti. Quindi eseguo Smooth Fusion e, dopo alcune altre piccole modifiche, lo esporto come file STL da utilizzare in Geomagic Wrap. "

"In Geomagic Wrap, utilizzo lo strumento Decimate per diminuire ulteriormente il numero di triangoli, e se voglio liberarmi di eventuali grinze, che non dovrebbero esserci nella scansione, ma occasionalmente potrebbero presentarsi, passo al comando Smooth, che mi consente di eliminare eventuali imperfezioni, perché a volte gli atleti muovono le dita durante la scansione. Una volta terminato, esportiamo il tutto come file OBJ da utilizzare nel nostro software di drappeggio", ha affermato Quilter.

L'ultima offerta di Vorteq è quella di utilizzare il proprio Leo per creare scansioni pronte per la stampa 3D di manichini anatomicamente precisi degli atleti. Questi manichini verranno utilizzati per creare nuove tute per gli atleti senza che debbano visitare l'ufficio Vorteq. Supponiamo, ad esempio, che un ciclista si stia allenando dall'altra parte del mondo e abbia bisogno di una tuta specifica per una prossima prova a cronometro a lunga distanza, principalmente piana ma anche con una lunga fase in discesa. Con un manichino 3D dell'atleta, Vorteq può creargli una tuta personalizzata, testare più tessuti e modelli nelle sue gallerie del vento e realizzare la nuova tuta nelle ore successive, quindi consegnargliela ovunque egli si trovi. Al momento, il processo del manichino personalizzato richiede poco meno di 2 giorni, ma con il passare delle settimane ci vuole sempre meno tempo. Il tempo dalla scansione 3D alla creazione del nuovo manichino stampato in 3D è di 24 ore.

Componenti di un manichino Vorteq pronti per l'assemblaggio e l'uso nella galleria del vento

Quilter ha parlato del perché dei manichini stampati in 3D: “Un manichino di dimensioni standard ci consente di eseguire test nella galleria del vento su tessuti isolati su un braccio, ad esempio, per vedere come vari tessuti e motivi influiscono sulla riduzione dell'attrito. Ecco dove i vari guadagni finiscono per sommarsi. Perché scansionando un pilota dal vivo nella galleria del vento, ci sarà da tenere in considerazione l'oscillazione, ovvero i movimenti del ciclista, anche i più minimi, e questo influenzerà i risultati. Con un pilota dal vivo, non puoi mai avere la misura esatta possibile con un manichino perfettamente fermo, in cui l'unico fattore variabile è il tessuto indossato. ”

"I manichini non si stancano e sono sempre perfettamente fermi, il che ci consente di sapere esattamente quali tipi di cambiamenti i nostri tessuti e modelli stanno causando in termini di attrito e prestazioni."

TotalSim offre anche servizi di consulenza e allenamento biomeccanico per ciclisti e squadre, fornendo consulenza agli atleti su quali posizioni del corpo, regolazioni delle attrezzature, abitudini di guida e abbigliamento miglioreranno o diminuiranno la loro potenza, resistenza, attrito e altro ancora.

La galleria del vento dello Silverstone Sports Engineering Hub

"La nostra missione è di aiutare qualsiasi atleta seriamente dedicato al suo sport, anche se si trova già al massimo di prestazioni, a trovare quei tanti "piccoli" miglioramenti che, sommati tutti insieme, possono davvero dare ad un atleta il vantaggio che li aiuta a vincere", ha detto Quilter.

Oltre alle tute Vorteq e ai servizi di consulenza e formazione biomeccanica di TotalSim, forniscono anche servizi di scansione a una vasta gamma di clienti, compresi i team di ciclisti. Il loro Leo gli ha permesso di scansionare in 3D ovunque i loro progetti li portino, internamente, nel Regno Unito o all'estero.

Come ha spiegato Quilter, “A differenza dei nostri scanner precedenti, Leo ci offre la flessibilità necessaria per raccogliere e andare praticamente in qualsiasi parte del mondo per eseguire la scansione, senza richiedere hardware aggiuntivo tranne Leo stesso. Questo tipo di libertà è eccezionale quando ti inoltri in luoghi che non sono esattamente dei laboratori per quanto riguarda le loro condizioni."

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