Технологии 3D-печати помогают стать олимпийскими чемпионами в санном спорте

На XXIII зимних Олимпийских играх, которые проводились в Пхёнчхане, производитель 3D-принтеров из Южной Кореи помог успешному выступлению команде саночников США, применив технологию 3D-печати для быстрого внесения изменений в конструкцию формы саней. Особенность этого вида спортивных состязаний заключается в том, что даже небольшие улучшения в конструкции саней, изменяющие их поведение на высокоскоростной трассе, могут оказать решающее влияние на конечный результат спортсмена.

Олимпийский комитет Соединённых Штатов решил воспользоваться инструментами 3D-печати для создания гоночных санок.

Идея заключается не только в печать корпуса санок, но и так называемой «башни» на передней части парных саней, где спортсмены размещают свои ноги. Филиал Южно Корейской компании в Миннесоте внес в свой вклад в создание самых быстрых саней, предложив технологию FDM для прототипирования и изготовления оснастки (Fused deposition modeling - моделирование методом послойного наплавления).

Санный спорт на Олимпийских играх - это зимний вид соревнований, в котором участникам предстоит как можно скорее спуститься на санях по специальным трассам. В этом опасном и быстром виде спорта задействованы сани на одного или двух человек, скорость спуска в одиночном разряде может достигать более 150 км/ч, а сани-двойки с большей массой могут лететь со скоростью около 145 км/ч. Время выигрыша может составлять всего тысячную доли секунды, разделяя первое и последнее места в гонке.

Сани для соревнований состоят из стекловолоконного основания в виде своеобразной капсулы, в которой лежит саночник, и набора острых выполненных из высокопрочной стали полозьев, которые непосредственно контактируют с ледяной дорожкой. Чтобы максимизировать шансы на победу, сани для скоростного спуска строятся в соответствии с индивидуальными спецификациями для каждого спортсмена. Определенную роль в улучшении скорости прохождения трассы, наравне с опытом спортсмена, здесь также играют и подбор их дизайна и используемых материалов.

Этот подход не нов. Олимпийский комитет Соединённых Штатов еще ранее заключил контракт с U.S. Steel на повышение скорости и качественных характеристик полозьев на нижней стороне санок, а теперь он обнаружил конкурентное преимущество, которое может принести 3D-печать.

Парные сани с элементами конструкции, выполненными с использованием оснастки изготовленной методом 3D-печати и представленные на Международной специализированной выставке SolidWorks World 2018.

Здесь необходимо учитывать, что во время спуска спортсмены лежат на спине лицом вверх, а их ноги и тело являются своеобразными механизмами управления их скольжения по ледяной дорожке. Спортсмены управляют санями, либо, используя свои лодыжки как направляющие, либо используя свои плечи, чтобы перенести центр тяжести в нужную сторону и таким образом скорректировать бег саней. Вот почему наравне с обеспечением скорости, здесь важна еще и устойчивость самих саней.

Когда возникает идея модернизировать какую-либо деталь саней или изменить их дизайн, то для того чтобы сформировать, например, деталь, которая выполняется литьем под давлением, сначала необходимо изготовить литьевую форму, которая и служит оснасткой для ее изготовления. Поэтому любое изменение в конструкции или дизайне санок требует нового инструмента, на что обычно уходит несколько недель, поскольку его нужно не только спроектировать, но и изготовить. Метод 3D-печати позволяет значительно ускорить этот процесс, изготавливая необходимую оснастку менее чем за неделю.

С этой целью техники Олимпийского комитета Соединённых Штатов работали с компаний. Их сотрудничество позволило добиться значительного ускорения процесса проектирования, печати, и тестирования прототипов салазок в течение нескольких дней. Команда из компании USA Luge разработала совершенно новый процесс изготовления своих композитных санок, сокращающий цикл финишного проектирования и изготовления. После завершения этапа проектирования, уже непосредственно для изготовления пресс-форм и оснастки, а также и изготовления конечных композитных стекловолоконных салазок, техническими специалистами была применена технология трехмерной печати на промышленном 3D-принтере.

Одним из самых больших преимуществ использования 3D-печати является возможность внесения корректировок и точной подгонки. Традиционно спортсмены используют одинаковые санки для всех. Теперь санки можно сделать длинными или широкими, то есть подогнать индивидуально к конкретному спортсмену, причем сделать это буквально в доли секунды.

Там, где необходима точность и возможность делать тонкую подгонку – 3D-печать именно та технология, которая легко с этим справляется. И это не голословные слова - это мнение такого специалиста, как Гордон (Горди) Шир, знаменитого американского саночника, участника трех зимних Олимпийских игр, который выиграл серебро на играх 1998 года в Нагано (Япония) в парных мужских заездах, а в настоящее время директора по маркетингу компании USA Luge. Его мнение заключается в том, что мы все больше узнаем об аэродинамике данного скоростного вида спорта, это требует оптимизации наших проектов. Очень полезно иметь возможность быстро вносить изменения в прототипы и переносить их затем в уже конечную, готовую для использования конструкцию.

С использованием 3D-инструментов и технологий от были созданы сани, на которых Крис Маздзер выиграл свою первую в истории медаль в мужском одиночном разряде. А саночники Джастин Крюсон и Эндрю Шерк из команды США заняли в итоге восьмое место.

Крис Маздзер завоевавший серебро в санном мужском одиночном разряде.

Напечатанный инструмент для изготовления частей и деталей саней - это только начало. Специалисты предполагают, что уже в ближайшем будущем сани целиком и полностью могут быть напечатаны на 3D-принтере. С использованием аддитивного производства, индивидуальное изготовление саней для каждого члена команды больше не будет столь дорогостоящим. В свою очередь, это не только улучшит удобство размещения на них самого спортсмена, но и повысит их эргономику, что положительно скажется на общих характеристиках саней. Отправной точкой здесь может быть сканирование спортсмена, печать санок, которые хоть и являются обычными по внешнему виду, но будут адаптированными к форме тела спортсмена с максимально возможной оптимальной аэродинамикой.

Если бы такие санки с 3D-печатными компонентами были в свое время у Гордона Шир, он бы со своим талантом саночника легко бы обогнал на трассе всех своих соперников. Действительно эти новые сани гораздо более продвинуты, чем те, которые он использовал, когда он занимался санным спортом.

Все сказанное выше касается не только санного спорта. Ряд других зимних видов спорта в последнее время получил пользу от 3D-печати. Так компания CAPiTA улучшила свои сноуборды, используя новую технологию FED 3D (моделирование методом наплавления нити) для 3D-печати, которая получила множество наград. Материализованные и адаптированные подгонки также были трехслойными печатными накладками для лыжных ботинок.

Аналогично компания Tech сделала акценты на некоторые другие виды состязаний на зимних Олимпийских играх 2018 года в Южной Корее. Члены лыжной команды США, включая Линдси Вонн и Микаэлу Шиффрин, использовали виртуальную реальность для подготовки к Олимпиаде.

И в завершении, хотя это и не относится к теме данной публикации, но не только передовые достижения в области 3D-технологий и обработки материалов стали визитной карточкой XXIII зимних олимпийских игр в Пхёнчхан. На этих играх были протестированы первые 5G-сети, а беспилотные автобусы перевозили людей между местами проведения соревнований.