VICIS и Carbon создают 3D-печатный шлем для квотербеков НФЛ

VICIS, производитель футбольных шлемов, известный разработкой учитывающих безопасность конструкций, сотрудничает с калифорнийской компанией Carbon, специализирующейся на аддитивном производстве, для разработки новой линейки шлемов на заказ с использованием решетчатых структур, напечатанных на 3D-принтере. Результатом является ZERO2 MATRIX, модульная платформа шлемов, интегрирующая новейший ударопоглощающий эластомер Carbon с собственной решетчатой геометрией VICIS. Эта технология встроена в VICIS ZERO2 MATRIX QB и ZERO2-R MATRIX TRENCH – шлемы для разных позиций, разработанные для учета различных профилей ударов, с которыми сталкиваются квотербеки и лайнмены.

В сотрудничестве с исследователями биомеханики НФЛ и NFLPA усовершенствовали протоколы тестирования шлемов, чтобы имитировать реальные удары, возникающие в играх. Результаты этих тестов ежегодно публикуются в рейтинговом списке производительности. VICIS заняла пять первых позиций в рейтинге 2023, три модели содержали систему посадки MATRIX от Carbon, напечатанную на 3D-принтере. В этом году НФЛ впервые использовала обозначения для защиты, специально предназначенной для линейных игроков. Только два шлема получили это обозначение: варианты TRENCH от VICIS. Наиболее высоко оцененный среди них, ZERO2-R MATRIX ID TRENCH, включает ударопоглощающую решетчатую систему Carbon.

Чтобы улучшить производительность своей существующей модели ZERO2, инженеры VICIS перешли к модульной системе на основе решетки, которая могла бы обеспечить как механическую защиту, так и надежную посадку. Используя собственные 3D-принтеры Carbon и моделирование методом конечных элементов (FEA), команда оценила несколько конфигураций решетки, прежде чем выбрать единичную ячейку гексаэдра. Эта геометрия обеспечивала желаемое сочетание начальной жесткости и контролируемого изгиба двух свойств, критически важных для поглощения энергии во время удара.

Проблема заполнения изогнутых внутренних частей шлемов повторяющимися решетчатыми узорами привела к использованию программного обеспечения Design Engine от Carbon. Плоских решетчатых структур было недостаточно для соответствия анатомическим формам головы. Вместо этого VICIS и Carbon разработали объемную стратегию заполнения для поддержания однородности в сложных геометриях. Этот метод привел к получению регулярной решетчатой структуры с открытыми краями, которая нуждалась в дополнительной поддержке. Вторичный сетчатый слой, нанесенный вдоль наружной поверхности решетки, действовал как каркас для усиления структурной целостности и улучшения обработки поверхности.

EPU 45, недавно разработанный энергорассеивающий эластомер от Carbon, послужил основным материалом для накладок MATRIX. Настроенный на чувствительность к скорости деформации, EPU 45 позволил инженерам снизить плотность, сохраняя при этом амортизацию. Это привело к появлению более легких, более дышащих накладок с более быстрым временем печати, что способствовало снижению производственных затрат без ущерба для показателей производительности.

Чтобы обеспечить надлежащую посадку и комфорт, VICIS полагается на сканирование головы для формирования внутренней части шлемов для индивидуальных потребностей игроков. Однако, признавая субъективные отличия в комфорте, VICIS предлагает спортсменам выбор профилей посадки. Эта гибридная система, объединяющая настройки на основе данных с отзывами пользователей, создает адаптивную платформу, не ставящую под угрозу долгосрочную стабильность шлема.

С момента запуска шлема ZERO1 в 2017 году VICIS предоставила приоритет быстрой итерации над устаревшими сроками проектирования. Доступ к платформе производства Carbon позволил создавать прототипы в режиме реального времени из материалов инженерного класса, что позволило печатать и оценивать тестовые образцы на месте в течение нескольких дней. Этот цикл быстрой проверки и редизайна способствовал становлению ZERO2 MATRIX как шлема высшего уровня как в общих, так и специфичных для позиции рейтингах безопасности NFL.