3D-печать помогает паралимпийцам улучшить спортивные результаты

В Паралимпийских играх участвуют спортсмены с различными ограничениями здоровья. Многие из них используют ассистивные устройства: протезы, инвалидные кресла, специальные перчатки. Для изготовления этих приспособлений все чаще применяется технология 3D-печати. Исследователи из Квинслендского университета и Сиднейского технологического университета Джеймс Новак и Эндрю Новак отмечают, что это доступный способ улучшить спортивные результаты и обеспечить безопасность спортсменов. Ученые предупреждают, что некоторые участники соревнований имеют доступ к более совершенным инструментам, и это дает им определенное преимущество.

Еще во время Паралимпийских игр в Рио-де-Жанейро в 2016 году немецкая велосипедистка Дениз Шиндлер выступала с напечатанным на 3D-принтере протезом ноги. Она потеряла нижнюю часть правой ноги в детстве в результате автокатастрофы и начала заниматься спортом в 18 лет. Протез по индивидуальному заказу изготовила американская компания Autodesk, которая разрабатывает решения для 3D-проектирования, дизайна, графики и анимации. Велосипедистка и ее команда взаимодействовали с компанией с помощью программного обеспечения для моделирования изделий в облаке Fusion 360. Разработчики предложили более 50 вариантов дизайна протеза, и только потом он был напечатан.

Изделие сделано из поликарбоната (полимерный пластик. — Прим. Plus-one.ru) и весит менее 1 кг, тогда как его аналог из углеродного волокна — 1,5 кг. Производство протеза может занимать от пяти дней до десяти недель, стоимость составляет от £3,5 тыс. до 12 тыс. В этом году на своих третьих Паралимпийских играх в Токио 35-летняя Дениз Шиндлер, которую называют Killerbiene (от нем. — «пчела-убийца»), завоевала бронзовую медаль в индивидуальной гонке преследования на 3 тыс. м в классах C1-3.

Новозеландская спортсменка Анна Гримальди использует протез, напечатанный на 3D-принтере. Девушка, родившаяся без руки, заняла первое место в соревнованиях по прыжкам в длину на Паралимпиаде в Токио. Протез для нее изготовила компания из Окленда Zenith Tecnica, которая специализируется на 3D-печати титаном и производит продукты для медицинской, аэрокосмической и других отраслей. В компании рассказали, что процесс производства протеза, включая обработку цифровых моделей и саму печать, занял всего несколько часов. Анна Гримальди получила изделие благодаря организации High Performance Sport NZ. Она финансируется правительством Новой Зеландии и работает с национальными спортивными организациями над улучшением результатов участников соревнований.

Из спорта в производство

Джеймс Новак и Эндрю Новак также рассказывают о спортсменах, которые начали самостоятельно производить ассистивные устройства. Одна из них — американская легкоатлетка, участница гонок на колясках Ариэль Раузин. В 2003 году в возрасте 10 лет она была парализована в результате травмы спинного мозга, полученной в автомобильной аварии. В 2012 году Ариэль начала заниматься гонками на колясках, а в 2016 году основала компанию Ingenium Manufacturing, которая занимается 3D-печатью перчаток для спортсменов на колясках. Идею для бизнеса девушка придумала в рамках одного из заданий во время учебы в Иллинойском университете в Урбане-Шампейне. На сайте компании подчеркивается, что изготовленные из пластика перчатки удобны в использовании и достаточно прочны, чтобы выдерживать серьезное силовое воздействие. Компания производит перчатки не только для профессиональных спортсменов, но и новичков. Они стоят $150, но покупатели моложе 18 лет могут получить скидку: Ариэль Раузин уверена, что высокая стоимость оборудования может стать препятствием для начала спортивной карьеры. В 2019 году легкоатлетка сообщила, что за три года было продано более 4 тыс. пар перчаток спортсменам из 31 страны.

Еще один спортсмен, решивший запустить собственное производство различных вспомогательных изделий, — британский паратриатлонист, участник Паралимпийских игр, чемпионатов мира, а также гонок Ironman (соревнования по триатлону на длинную дистанцию. — Прим. Plus-one.ru) Джо Таунсенд. Мужчина служил в Королевской морской пехоте Великобритании и потерял обе ноги в 2008 году при взрыве в Афганистане. Он начал заниматься триатлоном в 2011 году. В какой-то момент Таунсенд обнаружил, что на рынке практически не существует снаряжения с оптимальными для спортсменов характеристиками по приемлемой цене. Одно из изделий, на производстве которого решил сосредоточиться Джо Таунсенд, — велосипедный шатун, передающий усилие с педалей на колеса. Детали изготавливают из композитных составов — например, из материала Onyx компании MarkForged, состоящего из нейлона и рубленого углеродного волокна. Они печатаются на принтере Markforged Mark Two и армируются непрерывными волокнами. Изделия получаются легкими, прочными и ударостойкими. Их дизайн можно адаптировать под индивидуальные потребности каждого спортсмена — как любителя, так и профессионала.

Джо Таунсенд печатает на 3D-принтере и другие предметы — например, перчатки и специальные рукоятки (одна из деталей велосипедов с ручным приводом. — Прим. Plus-one.ru). Перчатки бывают разной жесткости: например, жесткие спортсмен использует во время соревнований для улучшения результатов, а более удобные мягкие — во время тренировок. Рукоятки производятся по индивидуальному заказу. Покупатель получает пластиковые гранулы, которые с помощью горячей воды можно превратить в прототип желаемой формы. Затвердевшую деталь отправляют производителю, который напечатает нужную составляющую.

3D-сканирование и этика применения технологий

Для изготовления ассистивных устройств для параспортсменов используется и 3D-сканирование. Оно позволяет создавать трехмерные модели различных частей тела спортсмена и изготавливать точно подходящее по размеру и форме оборудование. Еще в 2016 году дизайн-студия немецкого производителя автомобилей, мотоциклов и двигателей BMW Designworks использовала технологию 3D-сканирования для производства перчаток для спортсменов на колясках. В студии сделали трехмерные модели аксессуаров спортсменов, а затем напечатали их на 3D-принтере. Это позволило сделать перчатки более легкими и точно подходящими по размеру.

С помощью 3D-сканирования создано и сиденье для коляски австралийского участника соревнований по баскетболу и теннису Дилана Олкотта. Оно изготовлено из углеродного волокна и повторяет формы тела параспортсмена. Сиденье, как и остальные детали коляски, включая алюминиевую раму, разработали в Австралийском институте спорта (Australian Institute of Sport, учебное и научное учреждение. — Прим. Plus-one.ru). По сравнению с аналогами, коляска меньше весит, обладает большой маневренностью и легко чинится.

Джеймс Новак и Эндрю Новак отмечают, что эти технологии становятся все более доступными. Уже сейчас все желающие могут приобрести ласты для серфинга, различные аксессуары для велосипедов, включая флягодержатели, направляющие велосипедной цепи, подставки, а также кроссовки с напечатанной подошвой. Adidas совместно с американским стартапом Carbon, специализирующимся на промышленной 3D-печати, разработала модель спортивной обуви под названием Futurecraft 4D.

Исследователи предупреждают, что некоторые спортсмены по-прежнему имеют больше ресурсов и возможностей, а значит, их шансы показать хорошие результаты во время соревнований значительно выше. К слову, в Международном паралимпийском комитете (International Paralympic Committee) подчеркивают, что все спортсмены должны иметь доступ к оборудованию, которое в первую очередь обеспечивает их безопасность и защищает здоровье. При этом, по словам специалистов, на результаты соревнований должны влиять способности людей, а не дополнительные приспособления.