La pratica dello sport e le relative prestazioni sono pilastri dello sviluppo umano. Le forze trainanti sono numerose e spesso molto personali: salute, gioco, piacere, riconnessione con la natura….
Tra democratizzazione ed elitarismo
Tra democratizzazione ed elitarismo, ogni attrezzo sportivo sta diventando un’estensione del suo utilizzatore. Ogni miglioramento, per quanto piccolo, può portare a un reale aumento delle prestazioni complessive per un atleta di alto livello. La capacità di adattare le attrezzature degli atleti a nuovi gruppi di utenti è un fattore strategico per soddisfare le esigenze di un ampio mercato di utenti abituali e di persone con disabilità.
Tra tradizione e modernità
Tra tradizione e modernità, ogni nuovo prodotto deve riprendere i codici e le tecniche dei successi passati e soddisfare le aspettative di un mercato globale esigente. I criteri di prestazione sono specifici per ogni marchio e ogni progetto mira a ottimizzare combinazioni di più criteri: prestazioni tecniche dell’attrezzatura sportiva, uso di materiali a base biologica, riciclabilità del prodotto, riduzione del peso del prodotto, aderenza, comfort dell’utente, recupero dell’atleta, ritorno di energia, ossigenazione dell’atleta, protezione dell’atleta, stile di vita, mantenendo l’appetibilità del prodotto.
Lo sviluppo di un prodotto può essere un ciclo relativamente lungo: progettazione, creazione di prototipi, test meccanici e biomeccanici in laboratorio, test “sul campo” con gli utenti… e le tendenze del mercato si evolvono rapidamente sotto l’influenza di sportivi di alto livello, cluster o analisti specializzati.
I marchi e i produttori di articoli sportivi si sfidano a colpi di creatività per consentire a nuove comunità di appassionati di sport di combinare benessere e prestazioni.
I team DAES contribuiscono alla R&S dei prodotti attraverso la simulazione digitale e l’analisi dei dati.
Supportiamo i marchi sportivi con un team unico composto da :
- Ingegneri meccanici specializzati nella simulazione agli elementi finiti (Abaqus, ANSYS, Isight…)
- Ingegneri biomeccanici specializzati nella progettazione di modelli muscoloscheletrici (Opensim, Motion Capture)
- Esperti di materiali (carbonio, metalli, plastica, tessuti, PBAX, schiume viscoelastiche, ecc.) provenienti da tutti i settori industriali.
- Appassionati di sport che sono anche utilizzatori dei prodotti che aiutiamo a progettare.
In ogni fase dello sviluppo del prodotto, lavoriamo a fianco degli ingegneri dei materiali, della R&S e dell’innovazione, dei designer e del marketing, preservando l’identità del marchio.
Quando si crea un nuovo modello, per limitare il numero di prototipi ed evitare il compito a volte complesso di reperire i materiali per i test di laboratorio, i nostri team lavoreranno con voi per progettare il modello digitale del prodotto. A seconda delle questioni in gioco, questo può assumere la forma di un workshop per convalidare le ipotesi iniziali, di uno studio più approfondito come un Proof of Concept per presentare un progetto o di uno studio unico al 100% digitale che potrebbe portare al lancio di un prototipo iniziale.
Prototipi virtuali
- Creare test digitali equivalenti ai test meccanici e/o biomeccanici esistenti presso i nostri clienti
- Testare il design di un nuovo prodotto e proporre modifiche per soddisfare i criteri del marchio (durata, resistenza, peso, ecc.).
- Creare un modello di test parametrico che possa essere utilizzato per iterare i nuovi progetti futuri. Questo modello può essere trasferito ai team per le iterazioni successive.
- Combinare diverse tecniche di simulazione, come la modellazione muscolo-scheletrica e quella a elementi finiti. Siamo in grado di creare modelli completi del corpo umano, dando accesso ai dati all’interno del corpo e dei prodotti prima delle fasi di prototipazione.
- Nell’ambito del nostro impegno a utilizzare materiali biobased più riciclabili, stiamo collaborando con i nostri clienti per creare prodotti che offrano le stesse prestazioni del prodotto originale.
Prestazioni... per l'atleta
- Rappresentare numericamente l’interazione prodotto/uomo modellando carichi realistici del prodotto,
- Creare test digitali innovativi, collegati a meccanismi biomeccanici e convalidati attraverso l’analisi di correlazione con le percezioni degli atleti sul campo.
- Prevedere le prestazioni del prodotto prima della prima fase di prototipazione, proporre innovazioni e ottimizzare l’intero pacchetto per mantenere l’attrattiva del prodotto sul mercato.
- Migliorare la comprensione del movimento umano, della percezione umana e delle interazioni tra il corpo umano e i prodotti sportivi.
Trasferire le nostre conoscenze sull’interazione prodotto/atleta al settore biomedico e adattare i nostri modelli ai prodotti progettati per i disabili.
Processi di progettazione
- Revisionare il processo di progettazione creando ponti tra i vari modelli di test creati per valutare tutti i criteri, sviluppando strumenti e interfacce dedicate (Python, ecc.).
- Sostenere la trasformazione della catena digitale per consentire una comunicazione fluida tra i team di R&S, i progettisti, i product manager, ecc.
- Sostenete il vostro orologio tecnologico e scientifico analizzando pubblicazioni e partecipando a eventi professionali.
- Preparare pubblicazioni e presentazioni a conferenze e convegni.
- Ottimizzazione del design: dopo aver convalidato un gemello digitale del prodotto, ridefiniamo un design ottimale utilizzando tecniche di ottimizzazione parametrica e topologica.
Poiché crediamo nel progresso dell’umanità e siamo attenti alle esigenze dei nostri clienti, i nostri esperti diventeranno la vostra impresa allargata… Accedete a una competenza unica con la massima flessibilità!
Sviluppo di modelli muscoloscheletrici
Quando si pratica uno sport, l’atleta esegue spesso movimenti molto complessi. Questi movimenti possono essere misurati e analizzati in laboratorio utilizzando strumenti di Motion Capture (MoCap), che tracciano marcatori posizionati su diverse parti del corpo dell’atleta. La modellazione muscolo-scheletrica, utilizzando software come OpenSim, utilizza la dinamica inversa per calcolare le forze muscolari necessarie per eseguire il movimento registrato. In questo modo, è possibile determinare l’effetto di diversi design di prodotti sportivi sull’attivazione muscolare e stabilire un legame tra questi design e il costo energetico associato. Spesso la riduzione dei costi energetici indica un aumento delle prestazioni.
Studio dell'ammortizzazione e del ritorno di energia di una scarpa da corsa
La definizione di ammortizzazione può variare da un individuo all’altro e da una marca di sport all’altra. Inoltre, la necessità di ammortizzazione varia da individuo a individuo. La maggior parte dei corridori ha una falcata di tipo heel strike, quindi ha bisogno di scarpe che assorbano gli urti all’inizio della falcata. Ciò si riflette nella presenza di un picco passivo sulle curve della forza di reazione al suolo. Per i corridori con attacco al mesopiede o all’avampiede, l’ammortizzazione è fornita attivamente dai muscoli del corpo.
Per rispondere alle esigenze di questi diversi tipi di corridori, la costruzione delle scarpe sportive si è evoluta notevolmente negli ultimi anni, con la comparsa di scarpe minimaliste progettate per avvicinarsi il più possibile alla falcata naturale dell’uomo, scarpe con suole molto spesse e nuove costruzioni di scarpe con schiume combinate con piastre di carbonio, progettate per ottimizzare gli scambi di energia tra l’inizio della falcata e la propulsione.
La nostra esperienza nella modellazione del corpo umano e dei materiali viscoelastici e di carbonio ci permette di creare modelli a elementi finiti della corsa e della camminata e di analizzare la perdita di energia durante l’impatto con il tallone e il ritorno di energia durante la transizione dall’impatto con il tallone alla propulsione. Ciò consente di ottimizzare la combinazione geometrica costruzione/materiale delle suole delle scarpe sportive.
Studio aerodinamico di un ciclista
Quando pensiamo all’aerodinamica di un ciclista, pensiamo ai vari campioni che hanno trascorso lunghe ore nelle gallerie del vento per trovare la posizione giusta. Esistono anche posizioni più esotiche per la discesa. In tutti i casi, la simulazione numerica, e più specificamente la CFD , può essere utilizzata per stimare l’impatto dei progetti sulle prestazioni aerodinamiche dei piloti.
Studio della deformazione di una pallina da tennis
Una pallina da tennis è costituita da un nucleo di gomma pressurizzato e da un “feltro” composto da una miscela di lana e nylon, che presentano proprietà di deformazione non lineare quando vengono colpiti ad alta velocità. La figura seguente mostra un video ad alta velocità di una palla da tennis che colpisce una piastra rigida a una velocità di 30 m/s e il corrispondente modello FE di impatto della palla creato in Abaqus/Explicit. In questo modello, lo smorzamento artificiale di Rayleigh è stato introdotto negli strati del materiale per tenere conto degli effetti di isteresi, mentre le prove di trazione a bassa velocità di deformazione e le prove di impatto ad alta velocità sono state utilizzate per calibrare la dipendenza dalla velocità di deformazione dei materiali. La pressione interna è stata modellata utilizzando una membrana di elementi idrostatici che condividono i nodi con il nucleo di gomma. I risultati simulati e sperimentali concordano con i rapporti di velocità in uscita e in entrata, il tempo d’impatto e la deformazione della palla per una gamma di velocità d’impatto da 15 a 50 m/s.
Studio della catena di progettazione del prodotto digitale
Sempre più strumenti digitali vengono utilizzati per soddisfare le esigenze delle varie professioni coinvolte nella creazione di prodotti. I software utilizzati da progettisti, costruttori di stampi, ingegneri CAD e ingegneri di calcolo sono diversi e talvolta incompatibili. Ciò richiede l’uso di suite software come 3DExperience di Dassault, integrate da software di modellazione per parti tessili come CLO 3D o ExactFlat. Infine, quando i progettisti vogliono passare alla progettazione parametrica o addirittura al calcolo, si utilizzano strumenti come GrassHopper o Kangaroo. Se non è possibile passare da un’applicazione all’altra utilizzando gli strumenti esistenti, i nostri team possono creare dei ponti.
La colonna vertebrale è una parte essenziale del corpo umano e spesso è la causa di un problema mondiale: il mal di schiena. Secondo le stime, il 2-5% della popolazione mondiale soffre attualmente di una patologia riconosciuta. La percentuale di persone che soffrono di mal di schiena continuerà ad aumentare nei prossimi anni: il lavoro seduti davanti al computer, la postura scorretta legata all’uso di smartphone o al trasporto di zaini, soprattutto per i bambini, sono tutte condizioni sfavorevoli.
Un altro fattore determinante è l’invecchiamento della popolazione, che si accompagna a un aumento del numero di persone potenzialmente affette da mal di schiena.
La comunità scientifica è d’accordo su una cosa: continuare a fare esercizio fisico è fondamentale. Questa attività deve rimanere una fonte di piacere, motivazione e benessere.
Stiamo quindi lavorando alla creazione di un nucleo digitale, con l’obiettivo di sviluppare prodotti (corsetti flessibili, prodotti sportivi) pensati per migliorare la postura durante la pratica di uno sport. La natura complementare della modellazione muscolo-scheletrica e della modellazione a elementi finiti è ideale per simulare la correzione posturale fornita dai prodotti e trovare così soluzioni innovative.
