El mango de cerrojo CBAM impreso en 3D “vale su peso en oro” para mejorar el rendimiento

Introducción

Ricoh 3D ha respondido a las demandas cambiantes del lugar de trabajo moderno y ha aprovechado más de 80 años de experiencia en fabricación para ofrecer una gama completa de soluciones integrales, en el campo de la impresión 3D. Como empresa que se enorgullece de la cocreación, el equipo de Ricoh 3D trabaja regularmente con socios y clientes nuevos y existentes para comprender los “puntos débiles” y ofrecer productos y servicios innovadores que ayuden a las empresas.

En este proyecto concreto, Ricoh 3D colaboró con su socio estratégico Impossible Objects, una empresa estadounidense especializada en fabricación aditiva que utiliza su tecnología CBAM (fabricación aditiva basada en materiales compuestos) para fabricar productos de carbono o fibra de vidrio. El dúo también colaboró estrechamente con Athletics 3D, una empresa francesa especializada en fabricar equipos ergonómicos a medida para deportistas de disciplinas como esgrima, pentatlón moderno, remo, hockey y otras. Creada en 2017, Athletics 3D trabaja ahora con algunos de los mejores atletas de élite del mundo.

Aplicación

El biatlón es un deporte olímpico de invierno que combina el esquí de fondo y el manejo del rifle y se trata como una carrera. Antes de los Campeonatos del Mundo de Biatlón de 2023 en Oberhof (Alemania), varios atletas de élite pidieron a Athletics 3D que encontrara una solución multibeneficiosa para mejorar la velocidad de recarga (y la consistencia del movimiento) y disminuir el movimiento general del rifle y el esfuerzo entre cada disparo.

Los rifles de biatlón son de cerrojo y se disparan en posición prona o de pie, dependiendo de la munición. El cerrojo de un rifle de biatlón es de “tiro recto” (también conocido como Fortner Action), increíblemente ligero, y puede accionarse con el dedo índice, sin que el usuario tenga que mover el brazo.

Una empuñadura de perno estándar, muy utilizada por los biatletas para ayudarles con su mecanismo de recarga, es de aluminio y suele pesar unos 15 g. Esto puso de manifiesto a Athletics 3D la dificultad y la “finura de los márgenes” que serían necesarios para proporcionar a los atletas un material adecuado y ventajas fisiológicas sobre sus competidores.

Tras haber trabajado con Ricoh 3D en el pasado, Athletics 3D se puso en contacto con el especialista en materiales de Ricoh 3D, Enrico Gallino, para hablar de una solución a medida.

Tras múltiples discusiones técnicas, la solución se presentó en forma de la exclusiva tecnología CBAM de Impossible Objects.

Las impresoras CBAM funcionan en varios pasos. El proceso comienza alimentando la máquina con largas láminas de fibra de carbono o fibra de vidrio. A continuación, se imprimen en las láminas de fibra formas estratificadas a partir de cortes CAD, utilizando tecnología de inyección de tinta térmica y fluido transparente.

A continuación, se aplica polvo de polímero de alto rendimiento a la hoja de fibra, que se adhiere al fluido de impresión. A continuación se retira el polvo sobrante, dejando el polvo con la forma del mapa de bits. Este proceso se repite para todas las capas.

Las láminas se apilan y luego se calientan hasta el punto de fusión del polímero y se comprimen para consolidar la pieza hasta la altura diseñada. A continuación, se eliminan las partes no unidas de las fibras de las láminas mediante un proceso mecánico o químico, dejando al descubierto la pieza final terminada.

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Una vez creado un diseño “aceptable” y aprobado por los expertos de Athletics 3D -de acuerdo con las normas y reglamentos de las competiciones de biatlón de los Juegos Olímpicos de Invierno-, Impossible Objects dio vida a la empuñadura del cerrojo CBAM, imprimiendo el diseño con polieteretercetona (PEEK) reforzada con fibra de carbono.

La fibra de carbono PEEK (también conocida en el sector como CF PEEK) era el material ideal para la nueva empuñadura del cerrojo, ya que tiene una relación resistencia/peso increíblemente alta, una gran resistencia al impacto y al desgaste y no se deforma ni encoge. Esto significaba que sería perfectamente adecuado para su uso en un entorno muy frío, donde es probable que recibiera golpes o impactos en el transcurso de un evento, tanto por las condiciones como por el uso de los atletas.

También era importante que el mango del cerrojo fuera ligero desde un punto de vista competitivo, tanto física como mentalmente. Además de las ganancias marginales derivadas de la constante evolución del diseño y la fabricación del equipamiento, para los atletas de alto rendimiento, la creencia de que su equipamiento les dará ventaja es tan importante como cualquier ventaja real que el equipamiento ofrezca realmente.

El proceso explicado

Clément Jacquelin, Presidente y Fundador de Athletics 3D, explicó el proceso.

Dijo: “El objetivo había sido mejorar el movimiento de la mano durante la acción de recarga para los atletas.

“Según la forma de la empuñadura de la pistola y el tamaño de la mano, cada atleta puede optimizar el movimiento de la mano para mejorar la estabilización del brazo durante este proceso de recarga.

“Después de desarrollar algunos prototipos y mostrárselos a los atletas, ultimamos la forma antes de imprimir con el material adecuado”.

Antes, utilizando un típico mango de perno de aluminio.

Después, utilizando la nueva empuñadura de tornillo CF PEEK.