AsorCAD explica passo a passo o processo de projeto e fabricação com tecnologia 3D de luvas especiais para a prática de atletismo em cadeira de rodas

Jordi Madera, atleta paralímpico internacional e embaixador do SportUniverse com mais de 17 anos no mundo da competição, está classificado no Top 10 dos melhores atletas do mundo nas disciplinas de maratona e meia maratona. Os impressionantes palmeirais de Jordi detêm o recorde espanhol de velocidade na meia maratona, 800 e 10.000 metros; é campeão espanhol de ciclismo de estrada, paratriatlo e atletismo de pista nos 200, 400, 800, 1.500 e 5.000 m; e tem o primeiro lugar em competições internacionais em Oensinger (Suíça), New Castle (Reino Unido) e Lisboa (Portugal) e o terceiro lugar na Maratona Internacional de Chicago (EUA).

Foto 1: Jordi Madera liderando a Maratona de Barcelona em maio de 2022.

Jordi usa luvas reforçadas para acionar as rodas de sua cadeira. As luvas que ele usou antes de entrar em contato com a AsorCAD foram projetadas e fabricadas por ele em resina e são eficazes e confiáveis ​​​​há muito tempo, mas foram usadas após anos de uso e reparos constantes. Antes de se livrar dele, ele queria fazer uma réplica exata dele para fazer novos idênticos, mas mais resistentes ou pelo menos mais fáceis de fabricar periodicamente.

Para isso, a AsorCAD orientou-o sobre a tecnologia 3D com a qual costumam trabalhar e que pode ser a solução, tanto para obter o desenho personalizado por meio do escaneamento 3D das luvas e mantê-lo para sempre, quanto para a fabricação de novas luvas por manufatura aditiva, com impressora 3D.

O primeiro passo foi entender que tipo de luvas seria melhor, além de verificar se o design era o mais adequado do ponto de vista ergonômico:

• Devem estar perfeitamente ajustados às mãos do atleta para evitar qualquer desconforto ou mesmo lesão.
• Deixe-os pesar o mínimo possível; em alta competição, cada grama conta.
• Eles têm que ser duros, porque como Jordi relatou, as luvas batem no volante em média 60-70 vezes por minuto durante a corrida.
• Devem ser impermeáveis ​​e resistir às mudanças de temperatura sem se deformar.
• Sua fabricação deve ser simples, rápida e sem alto custo, para que se tenha as unidades necessárias com facilidade e no menor tempo possível.

Foto 2: Luva original e posição na mão direita.

Foto 3: Primeira digitalização da luva original.

Foto 4: Reunião anterior para discussão do projeto da equipe técnica do AsorCAD com o atleta Jordi Madera.

A segunda etapa do projeto já se concentrou no projeto e fabricação das luvas, detalhado nestas 10 etapas:

1. Digitalização 3D das luvas originais fabricadas pela Jordi, para obter a geometria e o desenho CAD que serão usados ​​para projetar as novas luvas. Foi utilizado um scanner óptico 3D com tecnologia a laser HandySCAN Black Elite, com resolução de 0,3 mm. O tempo de digitalização e processamento da imagem foi de 50 minutos (fotos 5 e 6).

Foto 5: Digitalização 3D da luva original da mão direita.

Foto 6: Resultado do escaneamento da luva original.

2. Corte das luvas: as luvas foram cortadas virtualmente, usando o desenho obtido no escaneamento, para acessar as áreas internas da luva que não podiam ser escaneadas porque eram inacessíveis do lado de fora.

3. Impressão 3D de seções de luvas, para obter a geometria e uma visão interna da luva que não pôde ser digitalizada. Para isso, foi utilizada a impressora 3D. Método Makerbot X da tecnologia FDM com resolução de 0,2 mm e espessura de 0,8 mm em material PLA. O tempo de impressão 3D foi de 12 horas para cada seção.

4. Digitalização 3D do interior das luvas: Para obter o design perfeito e totalmente adaptado às mãos de Jordi, a luva seccionada impressa em 3D foi retirada e a massa de modelar foi aplicada no interior, o atleta colocou as luvas seccionadas pressionando a massa para modelar, obtendo assim uma geometria perfeita das mãos no interior a luva na posição correta. Esta geometria resultante é digitalizada com o scanner 3D Structured Light Technology GO!Scan Sparkle com precisão de 0,3 mm. A luva decepada também foi escaneada com a mão do atleta na massa de modelar, para controlar o volume dos dedos e poder desenhar o restante da parede interna das luvas. O tempo de digitalização e processamento nesta ocasião foi de 40 minutos (fotos 7, 8 e 9).

Foto 7: Preparação interior da luva protótipo.

Foto 8: Digitalização 3D do protótipo com ótima postura.

Foto 9: Resultado do escaneamento do protótipo com postura ideal.

5. Projeto do primeiro protótipo: As irregularidades foram aperfeiçoadas e as formas das duas varreduras foram suavizadas, para isso foi utilizado o software Geomagic Freeform Plus por cerca de 40 minutos.

6. Fabricação do primeiro protótipo: A fabricação foi realizada com a impressora 3D Makerbot Method X com tecnologia FDM em material PLA Tough com resolução de 0,2 mm e espessura de 1,2 mm. Demorou 15 horas para cada luva. O atleta coloca as luvas e as experimenta durante uma sessão de treino para encontrar os pontos que precisam ser corrigidos.

7. Projeto do segundo protótipo: Jordi relatou que as luvas o incomodavam na região distal dos dedos. Pontos específicos onde o atleta sentia desconforto foram alterados e a aparência externa das luvas foi suavizada. O software utilizado é novamente o Geomagic Freeform Plus e o tempo necessário foi de 3 horas.

8. Fabricação do segundo protótipo: A fabricação foi realizada com a impressora 3D Makerbot Method X com tecnologia FDM em material PLA Tough com resolução de 0,2 mm e espessura de 1,2 mm. Demorou 15 horas para cada luva. Jordi experimentou novamente o novo protótipo de luvas da versão 2 e relatou que ainda sentia desconforto na região distal dos dedos indicador e médio de ambas as mãos. Além disso, pediu-nos a possibilidade de incorporar um sistema de fixação das luvas às mãos por meio de tiras, para lhe dar mais estabilidade durante as corridas. A readequação do desenho do protótipo 3 serviu para integrá-lo (fotos 10 e 11).

9. Projeto do terceiro protótipo: foram ajustadas as geometrias nas áreas distal do indicador e do dedo médio de ambas as luvas e as ancoragens para o sistema de fixação das luvas nas mãos, por meio de tiras, foram incorporadas ao design. O software utilizado foi novamente o Geomagic Freeform Plus e o tempo necessário foi de 3 horas.

10. Fabricação do terceiro protótipo: A posição da estampa foi alterada, privilegiando o alinhamento das camadas na zona onde a luva toca a roda, tornando-a assim mais resistente, apesar de isso levar a um custo de material e tempo de fabrico mais elevado. A fabricação foi realizada com a impressora 3D Makerbot Method X com tecnologia FDM, em material PLA Tough com resolução de 0,2 mm e espessura de 2 mm. Demorou 21 horas para cada luva.

Para a fabricação final das duas luvas, uma vez validado o design externo e interno, optou-se pela impressão 3D em um material plástico altamente resistente a choques, umidade e mudanças de temperatura, como o PA12.

Foi feito um estudo sobre os reforços necessários na estrutura interna (ou malha) das peças, para evitar a quebra prematura das luvas e por fim optou-se por utilizar a impressora 3dSystems sPro230 com tecnologia SLS com resolução de 100-120 m e precisão 0,2 mm O tempo necessário para fabricar cada luva foi de 21 horas.