Аэродинамические костюмы для велосипедистов создают с помощью 3D-сканера

Используя сочетание 3D-сканера Artec Leo, аэродинамических труб и инженерных решений, Vorteq разработала один из «самых быстрых» в мире костюмов для велоспорта. На Олимпийских играх в Токио в 2021 году пятеро спортсменов использовали эти лёгкие дышащие костюмы, значительно снижающие сопротивление воздуха.

«Наша миссия — помочь серьёзным спортсменам, многие из которых уже достигли вершины своего мастерства или близки к ней, найти многочисленные крошечные улучшения и сложить их в весомое преимущество. — сказал Сэм Квилтер, инженер-метролог компании Vorteq. «В отличие от сканеров, которые мы использовали прежде, Leo можно просто взять и отправиться с ним работать практически в любую точку мира. Никакое дополнительное оборудование не требуется — только сам Leo».

«Это широчайшая свобода — работать в любых местах, условия в которых совсем не похожи на лабораторию».

Инженер-метролог Сэм Квилтер сканирует велосипедиста с помощью Artec Leo. Фото: Vorteq.

3D-сканеры Artec

Линейка продуктов Artec 3D включает несколько моделей сканеров, используемых для различных целей — Eva, Space Spider, Leo и Ray.

Сканеры Artec были с успехом использованы для реверс-инжиниринга компонентов в компании Marinebedrijf Koninklijke Marine, которая обслуживает Королевский военно-морской флот Нидерландов, а также компанией Triebold для цифрового моделирования 26-футового стегозавра в Денверском музее природы и науки.

Сканеры Artec также используются в автомобильном секторе для восстановления транспортных средств, для 3D-сканирования дельфинов, акул и крупных черепах при создании индивидуальных тегов отслеживания, собирающих информацию о миграции и влиянии температуры океана.

3D-сканер Artec Leo с программным обеспечением Artec Studio, отображающий сканирование спортсмена в Silverstone Sports Engineering Hub. Фото: Vorteq

3D-сканирование для совершенствования аэродинамики

В велоспорте скорость — это всё. Зачастую успех от поражения отделяют доли секунды. До 90% энергии велосипедиста тратится на преодоление сопротивления воздуха, поэтому уменьшение этого сопротивления является ключевым моментом.

При создании индивидуальных костюмов для велосипедистов Vorteq использует спортивные и тканевые аэродинамические трубы Silverstone Sports Engineering Hub (SSEH), а также новейшую технологию 3D-сканирования. Эти костюмы снижают сопротивление воздуха, но при этом остаются удобными, лёгкими и дышащими.

Портативный сканер Artec Leo от Artec 3D является важнейшим инструментом при разработке костюмов и может использоваться для сканирования точной анатомии спортсмена на велосипеде быстрее, чем за шесть минут. Сканер имеет встроенный сенсорный экран и скорость захвата 44 кадра в секунду, что позволяет сканировать объекты среднего размера, включая людей, за считаные минуты.

«Гонщик заходит в аэродинамическую трубу со своим велосипедом, устанавливает его на платформу, садится на седло — и всего за 5–6 минут сканер Leo записывает данные гонщика в цветном 3D с высоким разрешением в двух положениях», — рассказывает Квилтер. «Это означает, что через десять минут я закончу работать с этим гонщиком, и у меня будет всё необходимое для создания анатомически точного и надёжного костюма Vorteq. Повторное сканирование ни разу не потребовалось.»

Сканированные изображения Artec Leo содержат точные физические данные спортсмена, затем они подвергаются постобработке в программном обеспечении Artec Studio. Инженеры могут повторно проверить данные и удалить редкие неточности или нежелательные данные, например, складки.

«С момента, как спортсмен входит в дверь, и мы начинаем сканирование с Leo, передаём сканы в Artec Studio для постобработки, выполняем 3D-моделирование в Geomagic Wrap и, наконец, экспортируем 3D-модель костюма проходит в общей сложности около 2 часов. Такое даже близко было невозможно в прошлом», — продолжает Квилтер. «В целом на производство готового к гонке костюма сейчас уходит 2 дня. Мы сокращаем это время, и в ближайшем будущем рассчитываем выполнять работу за 24 часа».

Разработка и создание скинов Vorteq. Фото: Vorteq

Используя Artec Leo, специалисты Vorteq изготавливают на 3D принтере анатомически точные манекены спортсменов, которые нужны для создания костюмов без примерки. Манекен позволяет Vorteq протестировать несколько тканей и узоров в аэродинамической трубе, за несколько часов изготовить костюм и доставить его спортсмену.

«Полноразмерный манекен позволяет нам проводить испытания в аэродинамической трубе изолированно, например, чтобы увидеть, как различные ткани и рисунки влияют на снижение сопротивления», — пояснил Квилтер. «Гонщик в аэродинамической трубе шевелится, хоть и очень незначительно, а это влияет на результаты. С живым спортсменом вы никогда не получите точные измерения, при которых единственным изменяющимся фактором является ткань».

Раньше Vorteq работала исключительно с олимпийскими командами и другими элитными спортсменами, но с начала 2020 года изготовленные на заказ комбинезоны фирмы доступны велосипедистам с любым уровнем опыта, что помогает им добиваться оптимальных результатов.

Компоненты манекена Vorteq готовы к сборке и использованию в аэродинамической трубе. Фото: Vorteq

Как 3D-печать улучшает Олимпийские достижения

Многие олимпийцы уже использовали для создания персонализированного снаряжения 3D-печать, чтобы сэкономить время и получить другие преимущества.

Например, напечатанные на 3D-принтере кроссовки Шелли-Энн Фрейзер-Прайс были продемонстрированы на Олимпийских играх в Рио-де-Жанейро, а изготовленную на 3D-принтере межподошву 4DFWD от adidas и производителя 3D-принтеров Carbon несколько спортсменов использовали на последних играх в Токио.

Ранее Федерация велоспорта Франции использовала 3D-технологии для оптимизации руля, чтобы повысить их аэродинамическую эффективность. Инжиниринговая фирма Renishaw сотрудничает с Lotus Engineering и Hope Technology в создании нового трекового велосипеда для британской команды велосипедистов.

Совсем недавно итальянская национальная сборная по велоспорту сообщила, что при подготовке к Олимпийским играм в Токио использовала 3D-сканер Calibry от российского разработчика портативных 3D-сканеров Thor3D, что позволило улучшить аэродинамические свойства формы велосипедистов.