CBAM est une technologie passionnante et unique qui est de plus en plus utilisée dans le domaine du sport d’élite…
Introduction
Ricoh 3D a répondu à l’évolution des exigences du monde du travail moderne et a mis à profit plus de 80 ans d’expérience en matière de fabrication pour proposer une gamme complète de solutions de bout en bout dans le domaine de l’impression 3D. En tant qu’entreprise fière de la co-création, l’équipe de Ricoh 3D travaille régulièrement avec des partenaires et des clients nouveaux et existants pour comprendre les “points faibles” et fournir des produits et des services innovants pour soutenir les entreprises.
Dans ce projet particulier, Ricoh 3D a collaboré avec son partenaire stratégique, Impossible Objects, une entreprise américaine spécialisée dans la fabrication additive qui utilise sa technologie CBAM (Composite Based Additive Manufacturing) pour fabriquer des produits en carbone ou en fibre de verre. Ensemble, le duo a également travaillé en étroite collaboration avec Athletics 3D – une entreprise française spécialisée dans la fabrication d’équipements ergonomiques sur mesure pour les athlètes, notamment dans des disciplines telles que l’escrime, le pentathlon moderne, l’aviron, le hockey et d’autres. Fondée en 2017, Athletics 3D travaille désormais avec certains des meilleurs athlètes d’élite au monde.
Application
Le biathlon est un sport olympique d’hiver qui combine le ski de fond et le tir à la carabine et qui est considéré comme une course. Avant les championnats du monde de biathlon de 2023 à Oberhof, en Allemagne, plusieurs athlètes d’élite ont demandé à Athletics 3D de trouver une solution multi-bénéfices pour améliorer la vitesse de rechargement (et la cohérence du mouvement) et pour réduire le mouvement global de la carabine et l’effort entre chaque tir.
Les carabines de biathlon sont à culasse et sont tirées soit en position couchée, soit en position debout, en fonction de la série. La culasse d’une carabine de biathlon est incroyablement légère et peut être actionnée avec le seul doigt de la détente, sans que l’utilisateur ait à bouger le bras.
Une poignée de boulon standard, largement utilisée par les biathlètes pour les aider dans leur mécanisme de rechargement, est en aluminium et pèse généralement environ 15g. Athletics 3D a donc pris conscience de la difficulté et de la “finesse des marges” nécessaires pour fournir aux athlètes un matériau adéquat et des avantages physiologiques par rapport à leurs concurrents.
Ayant déjà travaillé avec Ricoh 3D, Athletics 3D a contacté Enrico Gallino, spécialiste des matériaux chez Ricoh 3D, pour discuter d’une solution sur mesure.
Copyright Alain Lamour
“L’objectif était d’améliorer le mouvement de la main pendant l’action de rechargement pour les athlètes.
Clément Jacquelin, Président et fondateur d’Athletics 3D
“En fonction de la forme des poignées de pistolet et de la taille des mains, chaque athlète peut optimiser le mouvement de ses mains afin d’améliorer la stabilisation de son bras pendant le processus de rechargement.
stabilisation du bras pendant le processus de rechargement.
“Après avoir développé quelques prototypes et les avoir montrés à des athlètes, nous avons finalisé la forme avant de l’imprimer avec le matériau adéquat.
Solution basée sur CBAM
Après de multiples discussions techniques, la solution s’est présentée sous la forme de la technologie unique CBAM d’Impossible Objects.
Les imprimantes CBAM fonctionnent en plusieurs étapes. Le processus commence par l’introduction de longues feuilles de fibres de carbone ou de fibre de verre dans la machine. Les formes stratifiées issues des coupes CAO sont ensuite imprimées sur les feuilles de fibres à l’aide d’un fluide transparent et d’une technologie à jet d’encre thermique.
Une poudre de polymère haute performance est ensuite appliquée sur la feuille de fibres et adhère au liquide d’impression. L’excédent de poudre est ensuite éliminé, laissant derrière lui une poudre ayant la forme de l’image bitmap. Ce processus est répété pour toutes les couches.
Les feuilles sont empilées, puis chauffées jusqu’au point de fusion du polymère et comprimées pour consolider la pièce à la hauteur prévue. Les parties non liées des fibres des feuilles sont ensuite éliminées par un processus mécanique ou chimique, révélant ainsi la pièce finale achevée.
Vous voulez en savoir plus sur CBAM ?
Pour une analyse plus approfondie de la technologie CBAM, veuillez regarder notre webinaire dédié à ce sujet.
Une fois qu’un design “acceptable” a été créé et approuvé par les experts d’Athletics 3D – conformément aux règles et règlements des compétitions olympiques de biathlon – Impossible Objects a donné vie à la poignée de boulon CBAM, en imprimant le design à l’aide de PolyEtherEtherKetone (PEEK) renforcé par des fibres de carbone.
Le PEEK à fibres de carbone (également connu dans l’industrie sous le nom de CF PEEK) était le matériau idéal à utiliser pour la nouvelle poignée de boulon, car il présente un rapport poids/résistance incroyablement élevé, une grande résistance aux chocs et à l’usure et ne se déforme pas et ne rétrécit pas. Cela signifie qu’il serait parfaitement adapté à une utilisation dans un environnement très froid, où il est probable qu’il subisse des chocs ou des impacts au cours d’un événement, à la fois en raison des conditions et de l’utilisation par les athlètes.
Il était également important que la poignée de verrouillage soit légère d’un point de vue compétitif, à la fois physiquement et mentalement. Outre les gains marginaux obtenus grâce à l’évolution constante de la conception et de la fabrication des équipements, pour les athlètes de haut niveau, la conviction que leur équipement leur donnera l’avantage est tout aussi importante que les avantages réels offerts par l’équipement.
Le processus expliqué
Clément Jacquelin, président et fondateur d’Athletics 3D, explique le processus.
Il a déclaré : “L’objectif était d’améliorer le mouvement de la main pendant le rechargement pour les athlètes : “L’objectif était d’améliorer le mouvement de la main pendant l’action de rechargement pour les athlètes.
“En fonction de la forme des poignées de pistolet et de la taille des mains, chaque athlète peut optimiser le mouvement de ses mains afin d’améliorer la stabilisation de son bras pendant le processus de rechargement.
“Après avoir développé des prototypes et les avoir montrés à des athlètes, nous avons finalisé la forme avant de l’imprimer avec le matériau adéquat.
Résultats
Avant, en utilisant une poignée de boulon en aluminium typique.
Ensuite, en utilisant la nouvelle poignée de boulon CF PEEK.
La nouvelle pièce a permis une réduction de poids significative de 74%, passant de 15g à seulement 4g.
La réduction du poids ne signifie pas seulement que le fusil est plus léger dans l’ensemble, mais que l’action de la culasse peut désormais être actionnée plus rapidement, sans craindre qu’elle ne se brise, grâce à sa durabilité.
Le meilleur athlète de biathlon d’Athletics 3D a également été satisfait de l’état de surface et de l’ergonomie de la pièce.
Témoignage
Copyright Focus Outdoor
“Il est toujours très gratifiant de voir les avantages tangibles et la reconnaissance des projets d’impression 3D.
Enrico Gallino, Ricoh 3D
projets d’impression 3D”.
“Notre équipe et notre athlète de haut niveau ont été séduits par le matériau PEEK CF fourni par Impossible Objects et Ricoh 3D”, a déclaré M. Clément.
“En utilisant des gants et en pratiquant le biathlon dans toutes les conditions, les athlètes ont choisi la finition de surface adaptée au mouvement de leurs mains.
“Dès leurs premiers essais, ils ont été confiants dans l’utilisation de ce matériel et, sur le terrain d’entraînement, ils ont accordé toute leur confiance à leur fusil, ce qui leur a donné un avantage compétitif sur le plan mental”.
Il a ajouté : “Nous sommes extrêmement heureux d’obtenir six médailles d’or pour les championnats du monde de biathlon 2023 à Oberhof – et nous nous réjouissons des collaborations et des succès à venir avec Ricoh 3D et Impossible Objects dans le secteur des sports d’élite”.
Darren d’Impossible Objects a déclaré : “Impossible Objects a pour objectif d’imprimer en 3D des composants fiables à des vitesses record et avec des propriétés matérielles supérieures.
“Ce fut un privilège de travailler avec l’équipe 3D d’Athlétisme pour fabriquer et optimiser la conception de la poignée de boulon personnalisée.
“Notre matériau composite en fibre de carbone PEEK présente des propriétés de résistance et de poids similaires à celles de l’aluminium, tout en étant 70 % plus léger.
“Nous sommes impatients de fournir à l’avenir des solutions sur mesure et fiables à un large éventail d’athlètes !
Enrico Gallino, de Ricoh 3D, a commenté : “Il est fantastique de voir que l’impression 3D fait la différence au plus haut niveau, même s’il ne s’agit que de gains marginaux.
“Il est toujours très gratifiant de voir les avantages tangibles et la reconnaissance des projets d’impression 3D.
“Une fois de plus, c’est un plaisir de travailler avec Impossible Objects et Athletics 3D, et nous nous réjouissons de poursuivre la co-création à l’avenir.”