BMW использует 3D-сканирование и 3D-печать для создания гоночных колясок

Гонки на колясках – один из самых увлекательных и азартных видов спорта на Паралимпийских играх, однако несмотря на значительный прогресс в развитии материалов, технологий и дизайна, атлетам до сих пор приходится использовать неудобные конструкции из сварного алюминия и приводить их в движение руками, облаченными в громоздкие перчатки. Компания BMW взялась за модернизацию гоночных колясок с использованием новейших доступных технологий, применяемых в производстве спортивных велосипедов и бобслейных саней. Ключевую роль в дизайне и производстве легких и аэродинамичных углепластиковых колясок для шести американских паралимпийских атлетов должны сыграть технологии 3D-сканирования и 3D-печати.

Современные гоночные коляски используют сварные рамы из алюминиевых труб – легкие, но недостаточно жесткие конструкции. Сиденья стандартного размера и формы заставляют атлетов приспосабливать самодельные подушки и ремни. Наконец, огромное значение имеют специальные перчатки, защищающие руки гонщиков во время жесткого контакта с вращающимися колесами. Перчатки изготавливаются из пластика, поначалу хорошо сидящего на руках, но быстро теряющего исходную форму из-за постоянных нагрузок, что приводит к снижению удобства и степени защиты.

Дизайнеры баварской автомобильной компании BMW взялись за решение всех этих проблем, рассчитывая на помощь со стороны 3D-технологий. Первым делом были получены 3D-сканы существующих колясок. Виртуальные модели были протестированы с помощью симуляторов, дабы изучить фактические аэродинамические характеристики колясок и определиться с необходимыми усовершенствованиями. Вторым шагом стал переход с алюминиевой конструкции на углепластик. Углеволоконные композиты славятся высокой прочностью и низким весом, благодаря которым они находят все более широкое применение в производстве спортивных велосипедов. Дизайнеры посчитали, что настало время внедрить эти материалы и в конструкцию гоночных колясок.Имея на руках необходимые данные и материалы, инженеры BMW приступили к редизайну колясок с учетом трех факторов: аэродинамики, прочности шасси и возможности кастомизации сидений. Результатом стал минималистичный, но эффективный трехколесный дизайн. Внешний вид новой модели имеет мало общего с типовыми конструкциями, но в этом и заключается суть проекта. «По нашей задумке коляска должна стать продолжением самого атлета», – поясняет руководитель проекта Брэд Краччиола.

Как рассказал Краччиола, дизайнеры старались добиться максимальной компактности коляски и оптимизировать передачу энергии от атлета к колесам: «Каждый раз, когда изгибается шасси, теряется часть энергии. Кроме того, алюминий быстро устает, и если он согнется, то вернуть ему первоначальную форму без потери прочности невозможно. Прочное шасси не дает колесам отклоняться от оси. Вся суть в правильном использовании материалов. Необходим правильный баланс сниженного веса, изменений в аэродинамике, повышенной жесткости рамы и прочности конструкции».

3D-сканы позволили инженерам подогнать свой дизайн под индивидуальные требования атлетов. Кастомизированные коляски помогают гонщикам надежнее удерживаться в седле, повышая комфорт и эффективность передачи энергии. Подобный подход уже использовался британской компанией, изготовившей 3D-печатные кастомизированные сиденья для колясочников на играх 2012 года. Паралимпийский золотой медалист и шестикратный чемпион мира Джош Джордж, кому предстоит соревноваться на играх в Рио-де-Жанейро, оказал дизайнерам BMW помощь в создании коляски, не имеющей аналогов. Хотя BMW уже пробовала свои силы в спортивным дизайне, создав двухместные бобслейные сани для американской команды, выигравшей серебро и бронзу на Олимпийских играх в Сочи, за разработку гоночных колясок инженеры немецкой компании взялись впервые.

Финальный дизайн занял ни много ни мало полтора года, но команде удалось выполнить основную задачу с тремя месяцами в запасе. Хотя еще остается добавить некоторые штрихи, BMW обещает поставить готовые коляски через полтора месяца, что позволит американской команде потренироваться перед большими состязаниями, начало которых запланировано на 7 сентября.

Но одними лишь колясками дизайнеры не ограничились. Было необходимо переделать и перчатки, имеющие для гонщика не меньшую важность. Десятилетия назад, когда спорт только зарождался, перчатки изготавливались из кожи, что вело к быстрому износу и неизбежным мозолям, ожогам и другим травмам. Со временем на смену кожаным перчаткам пришли варианты из литого пластика, но и они имеют тенденцию к быстрому износу и растрескиванию. Ради решения этой задачи инженеры BMW вновь прибегли к помощи 3D-сканирования и получили трехмерные изображения рук каждого атлета. Виртуальные модели позволили дизайнерам создать кастомизированные перчатки, отличающиеся повышенной прочностью и сниженным втрое по сравнению с предыдущими версиями весом.

Идея 3D-печатных перчаток принадлежит студентке Университета штата Иллинойс и колясочнице Ариэль Росин (на первом плане на иллюстрации выше), участвовавшей в создании первых в своем роде рукавиц с помощью 3D-принтера производства MakerBot. 3D-печатные перчатки не только легче и прочнее предшественников, но и намного дешевле: одна пара обходится всего в несколько долларов.

Конечно же, продвинутые углепластиковые коляски и 3D-печатные перчатки не могут служить гарантией победы, но разработчики из BMW надеются, что нововведения увеличат шансы команды на золотые медали. Сниженный вес означает повышенную эффективность и запас энергии, что может сыграть ключевую роль на финишной прямой. Основное же бремя будет, как всегда, лежать на самих спортсменах: «Эти ребята необыкновенные атлеты. Мы всего лишь хотим снабдить их экипировкой, соответствующей их уровню таланта и позволяющей оптимизировать эффективность их выступлений».