3Dプリントがパラリンピック選手に「超能力」を注入

パラリンピックは、幅広い選手の能力と、彼らが参加するさまざまなタイプの競技が特徴です。多くの競技者は、最高のパフォーマンスを発揮できるように、義肢、車椅子、またはその他の特殊な部品を使用します。

パラリンピックのような大きなスポーツイベントは、スポーツの魅力を披露する機会であるだけでなく、科学技術革新のプラットフォームでもあります。

競技で優位に立ち、「スタートライン」で勝利するために、アスリート、コーチ、デザイナー、エンジニア、スポーツ科学者は常にさらなる進歩を追求しています。過去10年間で、3Dプリンティングはランニングやサイクリングなどのスポーツの進歩を後押しするようになり、3Dプリンティング技術の助けを借りて「より速く、より高く、より強く」なるパラリンピック選手の数が増えています。

最近、オーストラリアのDialogue誌がパラリンピック選手における3Dプリント技術の応用を紹介する記事を掲載しました。

大量の3Dプリント部品に別れを告げて、それらを「カスタマイズ」することができます

手袋、靴、自転車などの大量生産された用具は、健常者のアスリートとそのスポーツスタイルを念頭に置いて設計されることが多く、そのため多くのパラリンピック選手には適さない可能性があります。

アスリートが機器の性能に関して考慮しなければならない基本的なことは何ですか?最適な強度対重量比、空気力学、適応性、そして 3 番目が特に難しいです。アスリートはそれぞれ異なるため、アスリートに合わせて機器をカスタマイズするには多くの試行錯誤が必要となり、研究開発コストが高くなります。

3D プリントにより、カスタマイズされたデバイスをより手頃な価格で提供できます。英国のトライアスロン選手ジョー・タウンゼントや米国の陸上競技選手アリエル・ローソンなど、元パラリンピック選手数名は現在、3Dプリント技術を使って自分や他の車椅子アスリート用にカスタマイズされた手袋を製作している。手袋は、まるでアスリートの手から成形されたかのように完璧に形成され、さまざまな条件下でさまざまな素材で印刷できます。たとえば、タウンゼントは競技では最高のパフォーマンスを発揮するために硬い素材を使用し、トレーニングでは快適で怪我をしない柔らかいグローブを使用します。

3Dプリントされた手袋は安価で、迅速に生産でき、破損した場合でもいつでも再印刷できます。これは、手袋のデザインが写真やビデオと同様にデジタル化されており、アスリートのフィードバックに基づいて変更できるためです。アスリートが緊急に部品を必要とする場合でも、最寄りの 3D プリンターにリクエストを送信すれば、新しいグローブが印刷されます。

耐久性のある3Dプリント義肢はより優れ、より速く、より強く

アスリートたちは、3D プリントされた部品がパフォーマンス要件を満たすほどの強度があるかどうかを心配するかもしれません。幸いなことに、3D プリント材料は大きく進歩しており、多くの 3D プリント企業が医療から航空宇宙まで、さまざまな業界のニーズに合わせて独自の配合を開発しています。

研究によれば、短距離サイクリストは加速時に 1,000 ニュートンを超える力を発生できることがわかっています。この概念が理解しにくい場合は、100kg の人が自分の上に立っているところを想像してください。同じ力を感じるはずです。したがって、義肢は極めて強くて耐久性がなければなりません。

2016年には、パラリンピックでドイツの自転車競技者デニス・シンドラーが初めて3Dプリント義足を使用するのを目にしました。ポリカーボネート製で、シンドラーの以前のカーボンファイバー製義肢と同等の強度を持ちながら、より軽量でより適しています。この義足のおかげで、シンドラー選手は今年の東京パラリンピックで銅メダルを獲得した。

パラリンピックの3Dプリント機器に使用されている材料にはカーボンファイバーも含まれており、タウンゼントはこれを使って完璧なハンドサイクルのクランクを製造している。 3D プリントでは、強化カーボン繊維を必要な場所に正確に配置できるため、重量を抑えながら部品の剛性を高めることができ、アルミニウム部品よりも優れた性能を発揮する部品が生まれます。

チタンは、カスタム義肢を3Dプリントするのにも使用でき、これにより、身体に障害を持つニュージーランド人のアンナ・グリマルディさんは、標準的な義肢では不可能な、50kgのバーベルを安全に持つことができるようになった。

より正確なデータを得るために3Dスキャンを使用した共同作業

3D プリントで最良の結果を得るには、3D スキャンなどの他のテクノロジーと組み合わせて使用する必要があります。たとえば、特殊な 3D スキャナーを使用すると、アスリートの体の部分をデジタル化できます。この技術は、アスリートの頭部をスキャンして 3D モデルを作成し、そのデジタルモデルを使用して適切なヘルメットライナーの設計とカスタマイズを行うことができます。また、アスリートの足をスキャンすることで、矯正器具や高性能のスポーツシューズをカスタマイズすることもできます。

エンジニアたちは、オーストラリアの車いすテニスのスター、ディラン・オルコットの椅子の型を 3D スキャンすることで、快適性、安定性、パフォーマンスを最適化する椅子を作り出すことができました。

オーストラリアのアーチェリー選手タイモン・ケントン・スミスは、左手に障害を持って生まれました。エンジニアたちは 3D スキャンを使用して、彼にぴったり合うハンドルを設計しました。オーストラリアスポーツ研究所では、硬い素材と柔らかい素材を組み合わせてハンドルを 3D プリントしました。衝撃を吸収する機能があるだけでなく、信頼性も向上しています。ハンドルが壊れた場合、異なるハンドルを手作りするのに長い時間を費やすことなく、同一のハンドルを簡単に再印刷できます。

こうしたテクノロジーはすべてより身近なものになりつつあり、より多くのアスリートやアマチュアが、3D プリントされた靴底のランニングシューズや、カスタム 3D プリントされた自転車のフレームを購入できるようになることを意味します。すでに 3D プリンターを所有している人は、サーフフィンや自転車アクセサリーなどのモデルを無料でダウンロードし、わずか数ドルで印刷することができます。

出典：科技日報

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