Sport e Stampa 3d – le storie più belle di Rio 2016

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Le Olimpiadi di Rio 2016 ci hanno regalato tantissime emozioni. Storie di uomini, prima ancora che di sport.

Il successo richiede preparazione. Quattro anni di sacrifici, di ricerca estrema su qualsiasi dettaglio possa offrire un vantaggio anche minimo, ma potenzialmente decisivo ai massimi livelli di competizione. In quest’ottica, il connubio tra sport e stampa 3d non è mai stato così forte e decisivo in termini di risultati.

A Rio 2016 di storie raccontate in 3D ce ne sono state davvero tante, spesso in maniera inconsapevole agli occhi del grande pubblico, logicamente interessato più all’aspetto puramente agonistico della performance sportiva. Certi che a raccontare le vicende del medagliere ci abbia già pensato qualcun altro, ci soffermeremo piuttosto sulle applicazioni più interessanti della stampa 3D.

VELOCITA’ MASSIMA – LE FRECCE DELLE VELOCISTE GIAMAICANE

E’ stata la portabandiera della Giamaica, è una vera icona della velocità al femminile, tanto da essere amata in patria forse ancor più del leggendario Usain Bolt. Stiamo parlando di Shelly-Ann Fraser-Pryce, la più grande sprinter di tutti i tempi.  Forse non tutti sanno che le Nike Zoom Superfly Elite sono state stampate in 3D, ma di sicuro tutti le hanno notate, data la prorompente spinta mediatica che la Nike ha promosso in occasione delle Olimpiadi di Rio 2016.

Al di là dei colori sgargianti, che ben si intonano con la sua inconfondibile acconciatura, le Nike Zoom Superfly Elite di Shelly-Ann Fraser-Pryce sono il risultato di un processo di ricerca e sviluppo estremamente complesso, nato dall’esigenza di limare un limite tecnico della velocista in una fase molto specifica della performance. Un momento chiave per una gara che si gioca sul filo dei centesimi di secondo.

Una serie di studi molto approfonditi sono stati in grado di rivelare come una particolare geometria della suola potesse garantire all’atleta un ritorno di spinta più accentuato. L’obiettivo è stato raggiunto grazie all’estrema personalizzazione del prodotto. Le Nike Zoom Superfly Elite custom oltre a garantire una calzata perfetta, grazie alla struttura 3D reticolare sono in grado di reagire in modo perfetto anche nella spinta dell’atleta.

La forma e lo spessore della “maglia” reticolare è il risultato di un disegno che consente un ritorno di spinta maggiore laddove l’atleta esercita la maggior pressione in fase di appoggio. Si tratta di una struttura realizzata con logiche 3D, che lavora davvero in 3D, considerando tutte le forze che incidono nello spazio.

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Nike ha utilizzato la stampa 3D sia per il prodotto finale personalizzato che per tutte le fasi di prototipazione condotte durante il processo di ricerca e sviluppo, risultato dei dati statici e dinamici acquisiti dall’atleta. La capacità della stampa 3D di poter realizzare qualsiasi forma consente un approccio totalmente differente nella fase di progettazione, garantendo una libertà creativa il cui risultato sono strutture organiche molto articolate e complesse. (credits Nike)

Gli ingegneri di Nike sono stati in grado di raggiungere questo risultato sulla base di una serie di esperienze pregresse, che hanno preso ispirazione dall’osservazione delle forme e del movimento presenti nella natura. Del resto, quale può essere la miglior fonte di ispirazione in fatto di forme organiche, se non la natura stessa?

La velocità in natura è stata analizzata attraverso varie espressioni, studiando ad esempio il movimento degli organismi che vivono nell’oceano. In progetti di questo genere, non sempre l’aspetto tecnico è il più importante, anche se costituisce un momento fondamentale. L’ingegneria è in grado di garantire una soluzione a qualsiasi problema. La chiave è dunque nell’ispirazione. Nel capire realmente qual è il problema. Qual è la sfida da vincere.

A Rio la Fraser-Pryce si è dovuta accontentare della medaglia di bronzo, ma Nike non ha fallito l’appuntamento con l’oro, proprio grazie alla performance della sua collega Elaine Thompson, ennesimo talento della velocità sfornato dall’isola caraibica.

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L’arrivo della gara dei 100 metri piani delle Olimpiadi di Rio 2016. La giamaicana Elaine Thompson ha staccato nettamente la statunitense Tory Bowie e la leggendaria Shelly-Ann Fraser-Pryce (credits nytimes.com)

Le Zoom Superfly Elite sono il prodotto più popolare della famiglia Track & Field brandizzata da Nike in occasione delle Olimpiadi di Rio 2016, che comprende in tutto circa una ventina di esemplari.

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La caratteristica livrea con cui Nike ha personalizzato l’edizione olimpica interessa l’intera linea tecnica per l’atletica leggera, composta da modelli specifici per ogni disciplina (credits news.nike.com)

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I medesimi concetti adottati per la Fraser-Pryce sono stati utilizzati per la scarpa della regina dei 400, la statunitense Allyson Felix. Al di là della forma della suola, il modello differisce per via della tecnologia impiegata per la realizzazione della tomaia (credits news.nike.com)

DIMENSIONI… EXTRA LARGE – IL PIEDONE DI MICHAEL PHELPS

L’applicazione delle tecnologie 3D in ambito sportivo sono uno degli esempi più efficaci di come la mass customization non sia soltanto un fatto estetico, ma la possibile soluzione di esigenze tecniche altrimenti difficilmente aggirabili.

Il connubio tra sport e stampa 3D rende possibili storie come quella di Michael Phelps, l’atleta più medagliato di sempre nella storia delle Olimpiadi moderne.

Phelps è un vero scherzo della natura, in grado di vincere 23 ori nella competizione a cinque cerchi, oltre a 26 ori mondiali e una sfilza di successi davvero interminabile in qualsiasi piscina che abbia avuto l’onore di essere il teatro delle sue performance. Il fuoriclasse americano ha doti fisiche e tecniche irreali, ma cosa succede quando il miglior nuotatore di tutti i tempi è costretto a stare sulla terra ferma? Come tutti i comuni mortali, Michael Phelps ha innanzitutto bisogno di un paio di scarpe, per proteggere al meglio le sue pinne e rendere più naturale possibile il movimento delle sue particolarissime articolazioni.

Per questo entra in gioco la Under Armour, brand divenuto celebre grazie all’intimo tecnico per lo sport e l’abbigliamento militare. Negli ultimi anni la casa americana ha prodotto anche scarpe in grado di garantire performance di primissimo livello sia ai professionisti che agli sportivi di tutti i giorni, che ritrovano in negozio i risultati di una ricerca innovativa, risultato di un largo impiego di tecnologia 3D.

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Michael Phelps è testimonial di lungo corso di Under Armour, che ha realizzato per lui una versione speciale della UA Architech, prodotta in parte con tecnologie di stampa 3D SLS (credits Under Armour)

Under Armour Innovation Lab ha progettato la linea sperimentale UA Architech. La progettazione è stata curata con Autodesk Within, software di Generative Design utilizzato in sia in ambito industriale, per la progettazione di parti meccaniche, che nell’industria medicale per la progettazione di protesi e ortesi.

Il generative design si basa su criteri di modellazione che sfruttano le possibilità offerte dalla stampa 3D. Grazie ai concetti generativi è possibile disegnare prodotti che, con pari resistenza meccanica, risultano molto più leggeri per via della minor quantità di materiale utilizzato.

Quando vedete una forma reticolare, ancor più se dal design irregolare, fatevi sempre venire il sospetto che siano state disegnate dagli algoritmi dei software generativi. Per essere stampate in 3D.

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A differenza del classico blocco suola-intersuola, il tallone delle UA Architech prevede un pezzo unico. “Svuotando” l’intersuola si ottiene la stessa stabilità di una scarpa standard, con pesi più contenuti. Questo particolare si rivela importante soprattutto per gli atleti pesanti, che hanno scarpe di grandi dimensioni, come nel caso di Michael Phelps (credits Under Armour)

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A sinistra la UA Architech di Michael Phelps, che rende l’idea delle dimensioni dei piedi del fuoriclasse americano. Oltre alla linea esclusiva UA Architech, prodotta con tecnologie di stampa 3D, Under Armour ha brandizzato con Phelps anche dei modelli “tradizionali”, come la Slingshot (sulla destra) nelle due versioni dell’edizione olimpica (credits footwearnews.com)

La linea UA Architech è un progetto pilota di Under Armour, ed è stata commercializzata in soli 96 esemplari, disponibili sul mercato americano a 300 dollari.

Se Under Armour sfrutta i risultati della propria ricerca nella stampa 3D, gli altri major brand della calzatura sportiva non stanno certo a guardare. Abbiamo parlato di Nike, ma non è l’unico. New Balance , grazie alla collaborazione con 3D Systems e Nervous ha sviluppato un progetto di design generativo articolato su tutta la lunghezza della suola.

Adidas sta invece lavorando assiduamente su Futurecraft, una linea di calzature con suole reticolari, stavolta ordinarie, che offrono però la possibilità di personalizzare la soletta interna. Per il progetto Futurecraft, Adidas ha aperto in Germania uno stabilimento dedicato, con stampanti 3D specifiche per la produzione industriale. Una particolarità del progetto Futurecraft è quella di utilizzare parti di poliestere riciclato dalle reti da pesca. Un impegno concreto nello sviluppo di metodi di produzione più attenti alle sorti del pianeta. Spesso accusati di speculare ai danni dell’ambiente, le multinazionali dello sport sono molto attente nel tutelare la loro immagine con iniziative di marketing finalizzate ad associare la tecnologia al rispetto delle risorse.

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A sinistra il modello running di New Balance, con blocco unico suola-intersuola realizzato in stampa 3D. A destra il primo modello Adidas Futurecraft (credits New Balance e Adidas)

Cambiano le tecnologie, i brevetti, ma sport e stampa 3D sono alla base di un obiettivo comune: fornire all’atleta un prodotto più leggero e protettivo possibile, in grado di rispondere in maniera ottimale alle sue caratteristiche statiche e dinamiche, fondamentali nella pratica sportiva.

BIOMECCANICA ESTREMA – I MANUBRI DEI PISTARD FRANCESI

Nel ciclismo su pista si raggiungono velocità fino a 80 km orari. Un dettaglio che lascia facilmente intuire quanto possa influire l’aerodinamica sulle sorti di una performance. A certi livelli anche un millimetro, piuttosto che un grammo, può rivelarsi decisivo per concretizzare con successo anni di lavoro e allenamenti.

La storia di sport e stampa 3D che vi raccontiamo è quella della nazionale francese di ciclismo su pista, che ha corso a Rio 2016 grazie ad una bicicletta Look su cui è stato montato un manubrio personalizzato Jet One.

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Il velocista francese Thomas Boudat, rivale del nostro Elia Viviani nella gara dell’Omnium. A Rio 2016 ha corso con uno dei sette manubri Jet One commissionati dalla nazionale francese (credits 3doers.org)

Jet One aveva una serie di obiettivi: estrema rigidezza, massima leggerezza e geometrie assolutamente perfette per la posizione in sella ciascun atleta, ottimizzata nel corso di attenti rilievi biomeccanici.

Jet One è stato sviluppato da Erpro & Sprint in collaborazione con S2A, produttore di stampanti 3D per metalli. I seguenti filmati mostrano alcuni dettagli del processo di ricerca e sviluppo realizzato per la produzione dei manubri Jet One.

I PULCINELLA DELLA PISCINA – LE MASCHERE (PROTETTIVE) DEL SETTEBELLO

Non fosse stato per la stampa 3D probabilmente non sarebbe arrivato il favoloso bronzo ottenuto dal Settebello nel torneo di pallanuoto maschile. Due giocatori chiave, il portiere Stefano Tempesti ed il centroboa Matteo Aicardi sono riusciti a rimanere in vasca nonostante due infortuni molto seri, che hanno seriamente rischiato di compromettere la loro partecipazione a Rio 2016.

Se Aicardi ha rimediato una “semplice” frattura del setto nasale durante le prime fasi del match inaugurale, la storia di Tempesti ha rischiato di assumere risvolti ben più drammatici. Circa un mese prima di Rio, il leggendario portiere azzurro ha riportato un distacco parziale della retina. Una volta concluso con successo l’intervento, l’atleta ha iniziato un percorso di riabilitazione concluso a tempo di record, che gli ha consentito di partire regolarmente per Rio insieme ai suoi compagni. Dopo l’incidente, Tempesti ha potuto allenarsi in sicurezza grazie alla protezione realizzata in maniera specifica per la forma del suo viso, grazie alla stampa 3D.

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Il centroboa azzurro Matteo Aicardi ha trascinato l’Italia alla seconda medaglia olimpica consecutiva, dopo l’argento di Londra 2012 (credits nbcolympics.com); a destra alcuni prototipi di maschera protettiva (credits blueprinter)

Leggerezza, resistenza ed ergonomia per un pezzo realizzato in nylon ed assolutamente unico nel suo genere. Uno degli aspetti tecnici più interessanti legati al progetto è stato l’impiego di una tecnologia di sinterizzazione a calore, quella della stampante 3D Blueprinter M3, relativamente economica, se confrontata con i dispositivi a sinterizzazione laser più avanzati. Un caso che dimostra come non sia necessario spendere cifre spropositate per raggiungere un obiettivo, se si conoscono davvero bene le tecnologie 3D e le loro applicazioni.

PERFORMANCE PARAOLIMPICHE: I BOLIDI DI BMW PER IL TEAM USA

La handbike è diventata molto popolare in Italia grazie ai successi di Alex Zanardi, ex pilota professionista letteralmente reinventatosi come fuoriclasse assoluto di questa disciplina dopo il tragico incidente che lo coinvolse sugli ovali americani.

Oltre all’uomo, e alle sue straordinarie qualità, c’è il mezzo, con la sua tecnologia. A lungo sponsor dello stesso Zanardi, BMW ha progettato e realizzato le handbike del USA per le Paraolimpiadi di Rio 2016. L’atleta di punta del team a stelle e strisce è senza dubbio Josh George, plurimedagliato su varie distanze nella categoria T53 (le categorie corrispondono alla tipologia di handicap, NdR).

La handbike di Josh George nasce da un processo di scansione 3D integrale dell’atleta, da cui vengono realizzati dei modelli 3D alla base del processo di simulazione aerodinamica. Secondo BMW, l’utilizzo delle tecnologie 3D avrebbe consentito di ridurre il carico aerodinamico addirittura del 15%, grazie ad una serie di piccoli accorgimenti resi possibili grazie alle simulazioni digitali: sia per quanto riguarda il mezzo, sia per quanto riguarda la posizione dell’atleta.

Non si è trattato dunque di rivoluzionare il metodo di progettazione, ma di utilizzare tecnologie 3D avanzate per ottimizzare i risultati.

La handbike del team USA è stata realizzata da BMW facendo largo uso della fibra di carbonio, materiale perfetto per via della sua leggerezza e della sua rigidità torsionale, una qualità che consente all’atleta di disperdere la minor energia possibile durante la propria azione.

Le paraolimpiadi sono naturalmente lo scenario per vedere all’opera anche le protesi degli arti realizzati in stampa 3D. Veri capolavori di ingegneria, con parti sempre più leggere, solide e personalizzate in base alle caratteristiche di ogni atleta.

LA STAMPA 3D ENTRA NELLA GALLERIA DEL VENTO – IL BODY DI TOM DUMOULIN

E’ uno dei migliori cronoman al mondo, e a Rio 2016 lo ha dimostrato. Stiamo parlando di Tom Dumoulin, atleta olandese vincitore della medaglia d’argento nella difficilissima prova contro il tempo olimpica. Battuto dal solo Fabian Cancellara, Tom è è riuscito a lasciarsi alle spalle Chris Froome e tutti gli altri favoriti. Un particolare non trascurabile, se si considera il serio infortunio che lo ha condizionato al punto da mettere in dubbio la sua partenza fino al mattino della gara.

Come ci è riuscito? Indubbiamente, grazie al suo straordinario talento atletico, che fa del giovane fuoriclasse olandese uno dei professionisti su cui vengono riposte le maggiori aspettative nei prossimi anni. Una quota parte di successo va però riconosciuta al suo particolarissimo body. Un gioiello di tecnologia che ci offre lo spunto per scrivere un’altra storia di sport e stampa 3D.

Per progettare il body sono entrate in gioco molte tecnologie 3D, nel contesto di un progetto tecnico-scientifico di alto livello, che ha visto la stampa 3D impiegata in un ruolo alquanto singolare: la realizzazione del manichino di Tom Dumoulin, utilizzato nei test in galleria del vento. In questo caso la stampa 3D non è stato il processo che ha concretizzato il prodotto finale, ma l’esperienza di prototipazione rapida ha consentito di raggiungere l’obiettivo ottimizzando il lavoro nelle fasi intermedie.

Tra le varie curiosità legate a questo progetto ce n’è una che si lega nello specifico alla personalizzazione del prodotto.

Interrogato circa i benefici derivanti dal suo superbody, Tom Dumoulin ha rivelato che il fatto di avere un prodotto realizzato in modo così specifico, al di là di quello che può essere il reale vantaggio aerodinamico, lo aiuta soprattutto dal punto di vista psicologico. Poter disporre di un gioiello di tecnologie sviluppato appositamente per lui gli garantirebbe di fatto una sicurezza maggiore: la certezza di sapere che ogni goccia del suo sudore sarà spesa con la massima resa possibile.

L’ESPERIENZA DI PROTOCUBE REPLY NELLA SCANSIONE 3D

Di storie in 3D legate all’esperienza di Rio 2016 non si esauriscono. Ce ne sarebbero molte altre da raccontare, con le loro curiosità, con quegli spunti tecnologici su cui ci sarà certamente occasione di tornare.

Queste storie ci hanno insegnato molto e dato lo spunto per approfondire degli aspetti tecnologici da cui chi svolge ricerca e applicazione in ambito 3D non può certamente prescindere. E’ stata l’occasione per riflettere su un fatto essenziale: non c’è limite alle potenzialità delle tecnologie 3D, anzi, proprio dall’ibridazione nascono soluzioni in grado di risolvere qualsiasi esigenza pratica e operativa.

Un caso concreto è direttamente allo scanner 3D sviluppato da Protocube Reply per acquisire e restituire in digitale i dati del piede. Una tecnologia in grado di produrre dispositivi che si adattano alle esigenze pratiche dello studio ortopedico, del centro di ricerca, piuttosto che di qualsiasi operatore che necessiti di dati assolutamente precisi da cui elaborare le ortesi e le calzature personalizzate.

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Le configurazioni hardware/software open source consentono di progettare dispositivi di scansione 3D su misura, in grado di soddisfare un range di esigenze anche molto differenti tra loro. L’immagine ritrae la fase di montaggio di uno scanner 3D realizzato per un’azienda che produce ortesi personalizzate. L’ortopedia su misura è un settore da cui arriva un forte impulso in termini di sperimentazione e ricerca di nuove soluzione per la scansione 3D (credits Protocube Reply)

Questo risultato è possibile grazie all’utilizzo di tecnologie hardware open source, che consentono di personalizzare lo scanner 3D sulla base di ogni esigenza operativa. Una soluzione che, per le sue caratteristiche intrinseche, presenta costi assolutamente accessibili, considerando la fascia d’utenza professionale cui si rivolgono.

Fonti consultate: news.nike.com; underarmour.com; 3dprintingindustry.com; autodesk.com; rhino3d.com; blueprinter.com; 3dsystems.com; nbcolympics.com; footwearnews.com; weartesters.com; newbalance.com; materialise.com; adidas.com; bmwgroupdesignworks.com, reply.it, 3dprint.com; slm-solutions.com; erpro.fr; rio2016.com; michaelphelps.com; stratasys.com; protocube.it

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Francesco La Trofa

Francesco La Trofa

Architetto e giornalista, con 20 anni di esperienza nelle tecnologie 3D.
Consulente di enti pubblici e aziende 3D per aspetti legati alla progettazione e alla comunicazione.
Responsabile dei contenuti editoriali di Treddi.com e co-fondatore dei Digital Drawing Days, evento unico nel suo genere in Italia.
Collabora attivamente nella ricerca e nella didattica presso il Politecnico di Milano.
Per Protocube Reply cura 3D STORIES.

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