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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.

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