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L’Innovazione nel Calcio: Studio e Realizzazione di Maschere Protettive con la stampa 3D

L’Innovazione nel Calcio: Studio e Realizzazione di Maschere Protettive con la stampa 3D

La stampa 3D nello sviluppo di dispositivi di protezione sportiva

Simone Gallozzi ne dimostra il potenziale nella sua Tesi Magistrale.

 

Sport e Stampa 3D

Il mondo dello sport ricerca costantemente soluzioni innovative per migliorare le prestazioni degli atleti, ridurre il rischio di lesioni e agevolare il recupero.

La stampa 3D, in particolare, sta emergendo come una tecnologia sempre più popolare, consentendo la produzione di dispositivi di protezione personalizzabili, come protesi, suole delle scarpe da corsa, elmetti e altri dispositivi di protezione – come ad esempio il nostro Caso Studio Lube Volley.

In particolare,la tesi magistrale di Simone Gallozzi dimostra la fattibilità e racconta il workflow di un’applicazione della stampa 3D in ambito calcistico.

Maschera protettiva di Simone Gallozzi in PA 603 CF

Stampa 3D nel mondo dello sport. Giocatori della Lube Volley

Il candidato, nella sua tesi dal titolo “ADDITIVE MANUFACTURING NEL MONDO DELLO SPORT – Analisi e realizzazione di maschere protettive facciali in ambito calcistico”, guidato dalla professoressa Eleonora Santecchia, ha condotto un’approfondita analisi sull’applicazione della stampa 3D nello sport.

Il suo obiettivo principale era esplorare la produzione di dispositivi di protezione tramite la stampa 3D, sia per la zona maxillofacciale che per altre parti del corpo degli atleti.

Caso Studio: Maschera Protettiva Maxillofacciale

Il cuore della tesi è rappresentato dal Caso Studio, in cui Gallozzi, studente dell’Università Politecnica delle Marche, ha collaborato con la nostra azienda per la realizzazione di una maschera protettiva maxillofacciale destinata a calciatori.

Materiale e tecnologia di stampa più adatti:

Il primo passo è stato quello di scegliere materiale e tecnologia di stampa più adatti per l’applicazione.
In questo caso, il materiale scelto è il PA603CF, un composito in PA2200 caricato con fibra di carbonio.

La sua capacità di offrire prestazioni di alto livello, unita alla sua resistenza alle sollecitazioni tipiche dell’ambiente calcistico, lo rende ideale per la realizzazione di dispositivi di protezione avanzati.

La tecnologia di stampa è l’ SLS (sinterizzazione laser selettiva), che consente di stampare parti in PA603CF di alta precisione e resistenza.

PA603CF materiale caricato con fibra di carbonio per la stampa 3D

PA 603 CF – Poliammide caricato carbonio

Esempio di provini per test a trazione

Workflow di Progettazione e Produzione

1 – Modellazione e stampa di provini per test a trazione e flessione :

Prima della produzione della maschera, sono stati eseguiti test di validazione del materiale, conformi alle normative UNI EN ISO 527-2, 1A e ISO 178.

I provini modellati su Siemens NX hanno superato test di trazione e flessione, confermando la validità del PA603CF per la maschera protettiva maxillofacciale.

2 -Scansione del volto:

La fase successiva è la scansione 3D del volto del soggetto su cui è stata modellata la maschera. Questa scansione viene eseguita con uno scanner 3D, che acquisisce i dati di forma e dimensione del volto. I dati acquisiti vengono poi utilizzati per creare un modello 3D della maschera che si adatti perfettamente al volto del soggetto con la tecnica del reverse engineering.

 

Fasi della scansione 3D

Modello 3D della maschera

3 -Modellazione 3D:

Il modello 3D della maschera viene creato utilizzando un software di modellazione 3D Siemens NX Il modello deve essere progettato in modo da proteggere le zone del volto più vulnerabili, come lo zigomo, la mascella e il naso.

La considerazione del comfort e della leggerezza è stata fondamentale, così come la volontà di preservare al massimo il campo visivo periferico dell’atleta.

4 -Prima realizzazione del prototipo

Prima di procedere con la maschera finale, è stato creato un prototipo in VeroWhitePlus con la stampante 3D Objet30 di Stratasys, che sfrutta la tecnologia di material jetting.

Questo passo preliminare ha consentito di valutare la bontà del design prima di passare alla fase successiva.

Primo prototipo della maschera

Maschera definitiva in fibra di carbonio

5 -Stampa 3D con Tecnologia SLS e Materiale PA603CF

Una volta confermata la riuscita del prototipo, è stata avviata la stampa 3D della maschera protettiva finale in PA603CF mediante le stampanti 3D SLS della nostra azienda.

Questa fase rappresenta il culmine del lavoro di tesi, con il materiale selezionato per le sue proprietà intrinseche di rigidità, resistenza, durezza e leggerezza.

Fasi Posteriori alla Stampa: Sicurezza e Personalizzazione

Simone Gallozzi ha discusso teoricamente delle fasi post-stampa, inclusa la necessità di rivestire internamente la maschera con un materiale morbido per il contatto con la pelle. Ha proposto l’uso di supporti strategici per evitare il contatto con l’area interessata dal trauma.

Trattamenti superficiali e personalizzazioni estetiche sono considerati per migliorare l’aspetto della maschera, completando il processo con l’aggiunta di elastici tramite fori appositi.

Il lavoro di Simone Gallozzi rappresenta un’ applicazione molto interessante dell’Additive Manufacturing nel mondo dello sport, evidenziando come la collaborazione tra il mondo accademico e l’industria possa aprire nuove prospettive per l’innovazione.

KTM sceglie la stampa 3D di Prosilas per correre nel vento

KTM sceglie la stampa 3D di Prosilas per correre nel vento

Ktm + Prosilas Case History

La passione per la velocità incontra l’innovazione della stampa 3D

Sin dagli albori della stampa 3D uno dei settori che più ne ha percepito e recepito le potenzialità è senza ombra di dubbio quello di Racing e Motorsport. La richiesta di pezzi e componenti ad alte prestazioni meccaniche, ma in tirature limitate e tempi ristretti, rendono l’additive manufacturing la scelta ideale per chi produce auto e moto dalle prestazioni elevatissime.

Lo sa bene l’austriaca KTM, i cui reparti Aerodinamica e Factory Racing hanno ricercato e sviluppato con perseveranza soluzioni rivoluzionarie, non solo per la produzione di prototipi funzionali, ma anche per componenti di uso finale, da utilizzare sia in galleria del vento, sia in pista. 

 

Brad Binder  e Jack Miller, piloti KTM, moto RC16 Red Bull KTM. MotoGP 2023

Un partner per la stampa 3D di elementi in Nylon caricato carbonio

Proprio nell’ottica di creare pezzi capaci di performance eccezionali, non solo meccaniche ma anche aerodinamiche, è nata la collaborazione fra KTM e Prosilas. In particolare, il ruolo di Prosilas è quello di affiancare il colosso austriaco come partner per la stampa 3D e la finitura di parti in Poliammide caricata con fibra di carbonio  utilizzando tecnologia SLS. Una vera e propria produzione additiva in Nylon caricato carbonio che, grazie ai parametri di stampa studiati appositamente dai tecnici Prosilas per la stampante EOS P770, è stata proposta anche per pezzi di grande formato (camera da 680x370x540 mm). Prosilas è l’unica realtà nel panorama europeo a poter offrire questo genere di stampa 3D per oggetti e componenti di queste dimensioni in PA 603 CF (Nylon caricato carbonio.

Appendice aerodinamica per la moto KTM RC16 MotoGP

Brad Binder, Red Bull KTM, MotoGP RC16 Circuit Ricardo Tormo 

Dalle simulazioni alla galleria del vento: quali erano gli obiettivi di KTM (reparti Aerodinamica e Factory Racing) quando avete scelto Prosilas come partner?

La volontà era quella di individuare e sviluppare materiali stampati in additivo che potessero subire una post lavorazione per portare la finitura superficiale ai livelli necessari per le nostre esigenze da punto di vista aerodinamico”, racconta Daniel Marshall Team Leader Aerodinamics di KTM.

In particolare, avevamo la necessità di migliorare la correlazione tra le simulazioni e i test successivi, per poi arrivare possibilmente a produrre parti in grado di affrontare test in pista e persino eventi di gara. Grazie alle qualità della PA 603 CF e alle finiture superficiali offerte da Prosilas ora possiamo avere pezzi che rispondono in pieno alle nostre esigenze. Siamo stati in grado di migliorare decisamente la correlazione tra simulazione computazionale e test in galleria del vento”.

Un confronto costante all’insegna dell’ottimizzazione

Risultati ad altissimo tasso di innovazione, dunque, ottenuti attraverso una costante collaborazione tra KTM e Prosilas per unire competenze in ambito aerodinamico e ingegneristico a quelle legate all’additive manufacturing: La scelta dei materiali e delle finiture superficiali e di post-processing è stata effettuata in costante in collaborazione con Prosilas”, spiega Daniel Marshall: “Grazie a questa partnership sono stati compiuti ulteriori passi avanti nell’ottimizzazione dei componenti in termini di peso, rigidità e riduzione degli scarti”. 

Vanna Menco, CEO Prosilas, Noemi Rossi, Sales Manager Prosilas, Daniel Marshall Team Leader Aerodinamics KTm , Michele Paolinelli Sales Account Prosilas

Da destra a sinistra: Vanna Menco, CEO Prosilas; Noemi Rossi, Sales Manager Prosilas; Daniel Marshall Team Leader Aerodinamics KTM; Michele Paolinelli Sales Account Prosilas @ KTM Factory Racing 

Cosa ha spinto KTM a scegliere la stampa 3D rispetto ai metodi tradizionali utilizzati in precedenza?

“Abbiamo deciso di puntare sulla stampa 3D per due motivi ben precisi: tempistiche ridotte e quantità minime”, conclude Daniel Marshall : “Abitualmente produciamo le parti di prova in pezzi unici, pertanto, i processi di produzione tradizionali non sono applicabili sia in termini di costi che di tempi di consegna”.

La tecnologia additiva infatti permette di avere in mano pezzi finiti in tempistiche di produzione davvero impensabili per qualsiasi altra tecnologia. Per esempio, nel giro di appena 4 giorni dall’ordine sono state stampate e rifinite otto appendici aerodinamiche per il codino della moto KTM RC16 MotoGP. Un risultato stupefacente, che non fa altro che ribadire il legame ormai inscindibile tra l’ambito racing e motorsport e la stampa 3D.

Una storia, quella tra Prosilas e la storica KTM, che conferma ancora una volta tutto l’impegno di Prosilas a essere un alleato vincente alla produzione industriale. 

Appendice aerodinamica per la moto KTM RC16 MotoGP

Poliammide e Fibra di Carbonio: un alleato alla produzione solido e leggero

Poliammide e Fibra di Carbonio: un alleato alla produzione solido e leggero

Vent’anni di know-how

Scelte di qualità vincenti

Nel 2023 si celebrerà il ventennale di ProsilasIn questi vent’anni abbiamo maturato una profonda esperienza nel campo della manifattura additiva, supportando le aziende sia nella fase di prototipazione che di produzione rapida, operando principalmente con tecnologie SLS, coadiuvate da diversi sistemi e tecniche di progettazione e finishing, e con materiali puri come le Poliammidi, oppure caricati. 

Approfondiamo il percorso di sviluppo di Prosilas, in veste di Alleato di Produzione per l’industria manifatturiera, con alcuni spunti sui materiali più funzionali insieme al nostro Direttore Tecnico Luca Ferroni

Luca Ferroni Tecnico Senior Prosilas Stampa 3d

PA 603 CF – Poliammide & Fibra di Carbonio: leggerezza e solidità per vincere la sfida di produzioni high performance

All’inizio abbiamo basato le nostre produzioni processando materiali come il PA2200(Poliammide pura) e i caricati vetro e alluminio con miscela standard, per poi arrivare a raffinare la nostra proposta attraverso la creazione di veri e propri special blends..

Prosilas stampe tridimensionali in carbonmide per prototipi rapidi

L’intuizione

Circa dieci anni fa abbiamo avuto l’intuizione di utilizzare Poliammide PA2200 caricata con fibra di carbonio, una soluzione altamente robusta e resistente, che apre impensabili opportunità ai settori più complessi, come racing e motorsport, dove la richiesta di prestazioni meccaniche è elevata e, qui è proprio il caso di dirlo, in rapida corsa. La proposta di Poliammide caricata carbonio si traduce quindi in una soluzione funzionale e non solo estetica, competitiva e capace di soddisfare la necessità di settori merceologici ad alto tasso di performance.

Customizzare i processi 

Il materiale PA12 con carica di carbonio presentava una miscela standard, che abbiamo però iniziato a lavorare con procedimenti customizzati per migliorarne la resistenza in asse Z, grazie all’esperienza maturata che ha permesso a Prosilas di apportare modifiche al processo rendendo questo materiale ancora più performante e risolutivo in molti ambiti.

PA 603 CF

il nuovo materiale caricato carbonio 

Con l’introduzione del nuovo materiale da produzione rapida (o prototipazione in alcuni casi), in caricato carbonio, PA 603 CF (Carbon Fiber), possiamo dire di avere compiuto un ulteriore salto di qualità evolvendo le performance ed ottenendo soluzioni con prestazioni ancora più elevate per l’industria che sceglie di affidarsi al supporto dei nostri laboratori tecnici. Il materiale processato presso l’hub Prosilas ha infatti una maggiore resistenza sull’asse Z, più robusto, leggero e con una migliore qualità superficiale, caratteristiche che ne garantiscono il connubio perfetto fra estetica e funzionalità appunto. 

Questo ci permette di creare parti estremamente performanti in termini di meccanica ma allo stesso tempo leggere e sottili, con un’alta rigidità. 

la produzione Stampe tre d per produzioni e preserie Prosilas

Posso dire personalmente che il materiale PA 603 CF è uno dei migliori esempi di materiale per stampa 3D industriale mai testato sino ad ora, per quanto riguarda applicazioni automotive, racing e più in generale in ambito motorsport e mercati complessi. Riusciamo infatti ad ottenere componenti ultra leggeri, dalle prestazioni meccaniche eccellenti e con finitura superficiale davvero notevole, utili anche in operazioni di testing avanzato come le prove che, nel mondo racing ad esempio, vengono effettuate all’interno delle gallerie del vento”.  Luca Ferroni, Prosilas Technical Manager

Test di stampa 3D

I test di stampa per la validazione del materiale sono stati effettuati sulla nostra stampante 3D EOS P770, potendo così arrivare ad offrire ai nostri clienti anche grandi parti monolitiche, mantenendo tutta la qualità di un polimero solido e leggero. 

Attualmente siamo l’unico service provider in tutta Europa a processare PA 603 CF e possiamo dire di esserne orgogliosi: una scelta vincente che ci permette di affrontare tutte le sfide che il mercato industriale della meccanica estetica e ultra leggera propone. 

la produzione Stampe tre d per produzioni e preserie Prosilas
Prosilas si può stampare in 3d parti in plastica per la prototipazione rapida
la produzione Stampe tre d per produzioni e preserie Prosilas

Additive Manufacturing & Prosilas

Terza rivoluzione industriale

Alcuni, riferendosi all‘additive manufacturing, parlano di terza rivoluzione industriale. Anche se suona forte, possiamo di certo affermare che l’AM rappresenta un supporto davvero rivoluzionario nel mondo dell’industria manifatturiera, sostanzialmente per due fattori chiave:

  • la rapidità di esecuzione;
  • riduzione degli sprechi.

Caratteristiche queste, che conducono ad una maggiore sostenibilità sia del processo che del prodotto industriale, anche in un’ottica di analisi LCA: utilizzando tecnologie AM possiamo infatti gestire una produzione on-demand ed un magazzino virtuale, inoltre il processo di stampa, additivo e non sottrattivo, ha sprechi inferiori rispetto alla manifattura tradizionale.

In questo panorama così dinamico  Prosilas si distingue per qualità di prodotti e di materiali, velocità e precisione nell’esecuzione, dinamismo e completezza dell’offerta.

La parola ad ALM

Prosilas offre ai propri clienti il massimo livello di qualità. Non trova la soluzione più rapida ed economica. ALM condivide lo stesso approccio, fortemente orientato alla soddisfazione del cliente. Vogliamo fornire infatti il materiale giusto, quello che le loro applicazioni richiedono realmente. Questa partnership consente alle imprese di avere la certezza di ottenere i componenti della migliore qualità del settore! ” – Sam Houston Senior Manager ALM Global 

Il nostro impegno costante è quello di creare materiali sempre più performanti sulla base delle richieste dei clienti per applicazioni sempre più competitive.” – Weston Harmon Eos R&D Manager 

Videointervista

Grazie a questa breve videointervista di Tecniche
Nuove con 
Luca Ferroni, Technical manager di Prosilas, service specializzato in prototipazione rapida e produzione additiva, abbiamo conosciuto una realtà in grado di dare un supporto olistico alla produzione industriale.

Leggi tutta l’intervista 

LUCA FERRONI

LUCA FERRONI

Technical manager di Prosilas

Luca Ferroni è davvero una colonna portante dell’Azienda. Da venti anni in Prosilas si occupa degli studi di fattibilità, della consulenza tecnica e della gestione dei preventivi e, infine, della preparazione dei job.

 

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