Technologie przyrostowe od wielu lat wspomagają szeroko pojęty przemysł – drukowane elementy wykorzystywane na liniach produkcyjnych, maszynach, lecz również w samolotach czy samochodach stają się powoli czymś powszechnym i oczywistym. Również świat medycyny – np. protetyki i implantologii, z powodzeniem zaadoptował druk 3D w produkcji narzędzi i szablonów chirurgicznych, koron i mostów lub indywidualnych implantów medycznych. Niemniej jednak wciąż nie brakuje dziedzin, gdzie drukarki 3D czynią wiele dobrego, ale wiedza na ten temat jest bardzo ograniczona…

Taką grupą są na przykład niepełnosprawni sportowcy, którzy dzięki technologiom addytywnym mogą otrzymać idealnie spersonalizowane akcesoria lub przyrządy, poprawiające ich wydajność, lub wręcz umożliwiając im uprawianie danej dyscypliny. Doskonałym dowodem na to jest przypadek Floriana Jouanny – pierwszego Europejczyka, który mimo tetraplegii, ukończył niezwykle wymagający Ironman Triathlon. W osiągnięciu tego sukcesu pomogła mu francuska firma Athletics 3D, która w pracy wykorzystała drukarki 3D Zortrax.

Projekt wysokowydajnego uchwytu

W 2011 roku Jouanny odniósł fatalny w skutkach wypadek podczas jazdy na nartach. W efekcie został praktycznie w całości sparaliżowany. Jak wyjaśnia to Clement Jacquelin –  CEO Athletics 3D – „Florian jest w stanie używać tylko mięśni przedramion, tricepsów oraz do pewnego stopnia dłoni. Jego chwyt jest dużo słabszy niż u zdrowego człowieka – nie jest np. w stanie zacisnąć palców, ale może wykonywać ruch pchający”. Zadaniem inżynierów firmy było zwiększenie siły z jaką Jouanny mógłby napędzać swój rower.

„Zmierzyliśmy tą energię w Wattach. Dzięki temu mogliśmy określić czy osiągamy jakiś postęp czy nie? To co chcieliśmy osiągnąć, to poprawa efektywności energetycznej projektu, na który składał się zarówno sam rower, jak i kierujący nim sportowiec” – opisuje  Jacquelin. W efekcie inżynierowie Athletics 3D opracowali projekt, który już na etapie prototypu przewyższał wydajnością standardową rękojeść używaną wcześniej przez Jouanny. Jednakże stworzenie ergonomicznego, funkcjonalnego i idealnie dopasowanego do dłoni sportowca akcesorium to jedno – sprawienie aby taki wydrukowany na drukarce 3D uchwyt był wytrzymały – to zupełnie odrębna sprawa.

Dlaczego Ironman Triathlon jest tak wymagający?

Ironman – zawody triatlonowe organizowane przez World Triathlon Corporation, należą do jednych z najtrudniejszych na świecie. Uczestnicy najpierw muszą przepłynąć dystans 3,86 km, następnie przejechać rowerem 180,2 km, a na koniec przebiec 42,195 km. Całkowity dystans wynosi nieco ponad 226 km. Czas w jakim należy go przebyć musi zamknąć się w zależności od trasy, w maksymalnie 16-17 godzinach. Jouanny ukończył wyścig dwukrotnie – był zaledwie drugą tetraplegiczną osobą na świecie, której się to udało i pierwszą pochodzącą z Europy. Dokonał tego w czasie ok. 15 godzin, mimo że pękła mu opona w wózku inwalidzkim. Ostatnie 20 km maratonu przejechał na samej ramie!

„To bardzo ciężki wyścig i sprzęt jaki bierze w nim udział musi to wszystko wytrzymać” – mówi Jacquelin. Jego zdaniem firmie udało się już zaprojektować właściwy uchwyt, a teraz poszukuje materiału zdolnego wytrzymać obciążenia całego wyścigu. Pierwszym wyborem inżynierów był Z-ABS, z którego drukowane były protoypy. Prace były realizowane na drukarce 3D Zortrax M200. Kolejny wybór padł na filament Z-PETG, jednakże o ile sprawdzał się on doskonale w testach koncepcyjnych, okazał się zbyt słaby aby za jego pomocą pchać rower przez dystans 180 km. Ostatecznie Athletics 3D zdecydowało się na prototypowanie z Z-ULTRAT.

Rozwój projektu przez Internet

Drukarki 3D pozwalają na tworzenie szybkich iteracji kolejnych produktów, lecz pozwalają na jeszcze jedną rzecz… „Mogłem wziąć czynny udział w projektowaniu uchwytu” – stwierdził w którymś momencie Jouanny – „Clement pozwolił mi używać Zortraxa M200 przez kilka tygodni w domu. W ten sposób mogłem drukować własne protoypy z Z-ULTRAT”. Jouanny zdał sobie sprawę, że w jego rękach jest wiele mocy, która nie została wykorzystane z powodu braku właściwej przyczepności. „Teraz czuję, że mogę pedałować efektywniej, ponieważ nowy uchwyt jest zaprojektowany specjalnie dla mojego rodzaju niepełnosprawności” – dodaje. Dzięki przekazaniu drukarki 3D Jouanny’emu, Athletics 3D mogło bez porównania łatwiej i szybciej z nim współpracować, bez względu na dzielącą ich odległość.

Za każdym razem, gdy inzynierowie Athletic 3D wymyślili nową, ulepszoną wersję uchwytu, wysyłali pliki .stl do Jouanny. Sportowiec miał w dłoni najświeższy prototyp dosłownie chwilę po tym, jak skończył się on drukować na drukarce 3D. „Gotowy, wydrukowany uchwyt od razu trafiał na rower. Za każdym razem, gdy wracałem z treningu po przejechaniu kilku-kilkunastu kilometrów wracałem do Clementaze ze swoją oceną” – mówi Jouanny.

Nowy sprzęt na Paraolimpiadę w Tokio 2020

Athletics 3D współpracuje z Jouanny, aby stworzyć właściwy uchwyt na wrześniowe mistrzostwa świata w para-kolarstwie, jakie odbędą się w 2019 r. w Emmen, w Holandii. „Florian to dwukrotny mistrz Francji w rowerach ręcznych, więc z pewnością jest zawodniekiem, z którym należy się liczyć” – mówi Jacquelin. „Mamy wszelkie powody, by sądzić, że dzięki odpowiedniemu sprzętowi może on dążyć do wyników, które zakwalifikują go do następnych Igrzysk Paraolimpijskich” – dodaje. Choć wydaje się, że do mistrzostw pozostało niewiele czasu, drukarki 3D wykorzystywane zarówno do szybkiego prototypowania, jak i produkcji produktu końcowego, pozwalają na dotrzymanie terminu.

„To oczywiście nie koniec – zamierzamy iść jeszcze dalej. Zobaczymy, jak w Emmen poradzi sobie nasz uchwyt z drukarki 3D, a zdobyte doświadczenie wykorzystamy do zaprojektowania jeszcze lepszego na Letnie Igrzyska Paraolimpijskie Tokyo 2020” – zapowiada Jacquelin.