Überblick über 3D-gedruckte Rennhandschuhe für Rollstühle
Die von CRP USA mittels Selektivem Lasersintern (SLS) und Windform XT 2.0 hergestellten 3D-gedruckten Rennhandschuhe haben die Produktion von Rennhandschuhen für die Paralympics-Athletin Tatyana McFadden revolutioniert. Durch die Überwindung der Grenzen traditioneller Herstellungsverfahren bietet diese innovative Lösung eine beispiellose Anpassungsfähigkeit, Haltbarkeit und Leistung. Der Erfolg der Zusammenarbeit unterstreicht das Potenzial fortschrittlicher 3D-Drucktechnologie, die einzigartigen Bedürfnisse von Athleten zu erfüllen und die Grenzen des Designs von Sportausrüstung kontinuierlich zu erweitern.
Einführung
Rollstuhlrennen erfordern aufgrund der hohen Reibung, die durch den ständigen Kontakt von Hand und Rad entsteht, außergewöhnliche Leistungen von den Athleten. Traditionelle Handschuhe erfüllen oft nicht die Anforderungen von Athleten wie Tatyana McFadden. Diese Fallstudie untersucht, wie die Additive Fertigung, insbesondere die Integration von Selektivem Lasersintern und dem mit Kohlefaser gefüllten thermoplastischen Verbundmaterial Windform XT 2.0, die Herstellung von 3D-gedruckten Rennhandschuhen für Rollstühle revolutioniert hat. Dies gewährleistete überlegene Leistung, Komfort und Haltbarkeit.
Der Anfang
Bevor sie sich für die Lösung von CRP USA entschied, verwendete die achtfache Paralympics-Goldmedaillengewinnerin Tatyana McFadden Standard-Formkits für ihre Handschuhe und fand die Qualität unzureichend. Traditionelle Methoden hatten Schwierigkeiten, Handschuhe zu produzieren, die dem intensiven Stress des Rollstuhlrennens standhalten konnten und gleichzeitig Präzision und Komfort boten. Tatyana erinnert sich: „Meine ersten Rennhandschuhe für Rollstühle wurden ‚Harnischhandschuhe‘ genannt. Sie waren daumenförmig und aus strapazierfähigem Stoff mit Gummipolsterung gefertigt. Ihre Weichheit ließ mich bei jedem Schlag auf den Handring den Aufprall spüren.
Bis zu den Paralympischen Spielen 2008 begann mein Team, harte Handschuhe herzustellen. Wir nahmen Plastikkugeln, schmolzen sie in einem Topf mit kochendem Wasser und formten dann den Kunststoff an meinen Händen. Dieser Prozess dauerte Tage, um ihn zu perfektionieren. Manchmal mussten wir von vorne anfangen und den ganzen Plastikhandschuh wieder ins Wasser werfen. Einmal perfektioniert, ließ ich die Handschuhe nicht aus den Augen, weil sie schmelzen würden, wenn sie zu lange im Auto oder in der Hitze lagen. Mit der Zeit nutzte sich der Kunststoff ab, daher machten wir die Handschuhe dick, aber sie waren schwer.“
Diese Handschuhe hatten nicht die notwendige Haltbarkeit, um dem intensiven Stress des Rennens standzuhalten, und brachen oft und verschlechterten sich schnell, was häufige Reparaturen und Ersatz erforderlich machte. Dieser ständige Wartungsbedarf lenkte Tatyanas Fokus vom Training und Wettkampf ab.
Im Jahr 2015 trat eine bedeutende Veränderung ein, als Tatyana die Möglichkeit hatte, dank eines Sponsors, der die Rollstuhlrennfahrer von Team USA unterstützte, mit 3D-gedruckten Handschuhen zu experimentieren. Tatyana fand die 3D-gedruckten Rennhandschuhe „viel leichter und einfacher in größerer Menge herzustellen. Ich war so beeindruckt“, sagt sie.
Die Verbindung zu CRP USA
Im Jahr 2016 nahm Tatyana Kontakt zu CRP USA auf, um weiterhin in den 3D-Druck von Rennhandschuhen zu investieren, mit dem Ziel, sie „stärker und langlebiger“ zu machen als die, mit denen sie 2015 gearbeitet hatten.
„Nachdem mir ein Freund von CRP USA erzählt hatte“, fügt Tatyana hinzu, „kontaktierte ich sie und erzählte meine Geschichte. Ich war so aufgeregt, als ich alle persönlich traf. Sie sind ein unglaublicher Partner und haben mir wirklich sehr geholfen. Nicht nur in ihrer Innovation, sondern auch durch das Vertrauen, das sie mir gegeben haben, da ich mir keine Sorgen mehr um die Leistung meiner Rennhandschuhe machen muss.“
Tatyana erklärte, dass das Team von CRP USA dazu beigetragen hat, ihre Vision für die aktuellen Handschuhe zu verwirklichen und diese Vision zur Realität zu machen. Als Athletin, insbesondere im Para Leichtathletik, hat sie eine Menge Ausrüstung, was überwältigend sein kann. Sie betonte die Bedeutung, die beste Ausrüstung und die Unterstützung zu haben, um diese zu pflegen.
Bevor sie mit CRP USA zusammenarbeitete, war sie vor den Rennen oft gestresst wegen ihrer Handschuhe und verbrachte manchmal Stunden damit, das Gummi zu wechseln oder zu reparieren.
„Nach zwei Jahrzehnten im Rennsport“, unterstreicht sie, „kenne ich die Bedeutung von Rennhandschuhen und wie schnell sich das Gummi bei all dem Training abnutzt. Früher musste ich das Gummi mit Sekundenkleber und Klebeband für zusätzliche Haltbarkeit befestigen, aber es löste sich, weil es von Hand geklebt war. Jetzt, mit der Lösung von CRP USA, ist das Gummi so sicher befestigt, dass nur Werkzeuge oder eine Maschine es entfernen können. Mit dem vom CRP-Team gewählten 3D-Druckmaterial – dem mit Carbonfasern gefüllten thermoplastischen Verbundwerkstoff Windform XT 2.0 – mache ich mir keine Sorgen mehr und kann mich auf das Training und die Wettkämpfe für Team USA konzentrieren. Ich liebe dieses Material. Seine Glätte hilft mir, Schnitte an meinen Händen zu vermeiden, wenn ich sie über längere Zeiträume trage.“
Herausforderungen bei 3D-gedruckten Rennhandschuhen für Rollstuhlfahrer
Stärke und Haltbarkeit waren zweifellos wichtige Eigenschaften, die Tatyana benötigte, um ihre beste Leistung zu erbringen, aber sie waren nicht die einzigen.
Leichtigkeit, Steifigkeit, Verschleißfestigkeit und Wetterbeständigkeit waren weitere wichtige Merkmale, die Tatyana für ihre neuen Handschuhe wünschte. „Als ich mich mit dem CRP USA-Team traf,“ spezifiziert sie, „sprachen wir auch über Hitze, Gummi, Witterungseinflüsse und Riemen für die Handschuhe, damit sie besser an meinen Händen bleiben. Bei Wettkämpfen im Freien sind wir verschiedenen Wetterbedingungen ausgesetzt, und ich möchte auf alles vorbereitet sein. Meine Handschuhe sind in der Vergangenheit gerissen. Meine Schläge erzeugen viel Kraft, wenn ich den Handring treffe, und meine vorherigen Handschuhe hielten weniger als ein Jahr. Ich wollte auch eine bessere Möglichkeit, Gummi an den Handringen anzubringen. Das Team von CRP USA hörte sich meine Bedürfnisse an und schaffte es, sie bestmöglich zu erfüllen.“
Die Lösung mit 3D-gedruckten Rennhandschuhen für Rollstuhlfahrer
Bevor Teile hergestellt werden, sind Diskussionen mit den Kunden unerlässlich, um ihre Bedürfnisse zu verstehen und bestmöglich zu erfüllen.
Nach mehreren Treffen mit Tatyana entschied sich das Team von CRP USA für die Lasersinter-Technologie und Windform XT 2.0 als Fertigungsmaterial. Diese Lösung wurde als die beste ausgewählt, um Tatyana’s alltäglichen Herausforderungen gerecht zu werden. In diesem speziellen Fall ist das in den 3D-gedruckten Handschuhen verwendete Gummi ein handelsübliches Standardprodukt. Das Team von CRP USA schneidet es auf die richtige Größe und klebt es mit einem Strukturklebstoff an die Handschuhe. Diese Operation zeigt das hohe Maß an Professionalität des CRP USA-Teams und die Kompatibilität von Windform XT 2.0 mit verschiedenen Komponenten, die eine nahtlose Verklebung ohne Probleme gewährleisten.
Nathan „Nate“ Baker, Senior Project Coordinator bei CRP USA, erklärt: „Während ihrer Karriere stellte Tatyana fest, dass die Qualität und Detailgenauigkeit ihrer Handschuhe einfach nicht den hohen Standards entsprachen, die sie benötigte. Da kam die Windform-Reihe von Verbundwerkstoffen für den 3D-Druck, die von unserem italienischen Partner CRP Technology entwickelt wurde, ins Spiel. Bei CRP USA haben wir mehrere verschiedene Windform-Materialien für sie ausprobiert, wobei Windform XT 2.0 zum Goldstandard wurde.“
Windform XT 2.0 ist bekannt für seine überlegenen mechanischen Eigenschaften. Diese Eigenschaften stellten sicher, dass die Handschuhe der ständigen, hochreibenden Umgebung des Rollstuhlrennens ohne Verschlechterung standhalten konnten. Diese Haltbarkeit verlängerte die Lebensdauer der Handschuhe erheblich im Vergleich zu herkömmlichen Materialien. Darüber hinaus gewährleisteten die Flexibilität und stoßdämpfenden Eigenschaften von Windform XT 2.0 maximalen Komfort, sodass Tatyana sich ohne Unbehagen oder Ablenkung ausschließlich auf ihre Leistung konzentrieren konnte.
Ergebnisse mit 3D-gedruckten Rennhandschuhen für Rollstuhlfahrer
Um die Leistung zu steigern, die Effizienz zu erhöhen, die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern und gleichzeitig das Gewicht von Tatyanas neuen Handschuhen zu reduzieren, setzte CRP USA auf interne Strukturen. Dies ermöglichte eine Gewichtsreduzierung der Handschuhe bei gleichzeitiger Erhaltung von Stärke, Integrität und verbesserter Haltbarkeit. Dies trug erheblich zu Tatyanas Agilität und Geschwindigkeit während der Rennen bei. Die Gewichtsreduktion war in der Tat erheblich: Die resultierenden 3D-gedruckten Handschuhe aus Windform XT 2.0 wogen etwa 100 Gramm, was eine Reduktion von 50 % im Vergleich zu den traditionellen Handschuhen darstellte.
„Um Gewicht zu sparen,“ erklärt Nate, „haben wir die Teile mit einer internen Struktur ausgehöhlt. Da sie hohl waren, waren einige ‚Stopfen‘ erforderlich, die an Ort und Stelle verklebt wurden, sobald sichergestellt war, dass sämtliches ungesintertes Material aus den Teilen entfernt worden war.“
Diese Lösung erwies sich dank der Eigenschaften des Windform XT 2.0-Materials und des Herstellungsprozesses als äußerst effektiv. Nach der Fertigstellung wurden die 3D-gedruckten Rennhandschuhe für Rollstuhlfahrer aus Windform XT 2.0 auf Gewicht und Haltbarkeit getestet, und die Ergebnisse waren ausgezeichnet. Tatyana war mit dem Ergebnis sehr zufrieden: „Ich erinnere mich, als ich die Handschuhe aus Windform XT 2.0 zum ersten Mal auf der Bahn und auf der Straße benutzte,“ sagt sie. „Ich war so beeindruckt, wie leicht und haltbar sie waren. Meine Hände fühlten sich so leicht an, es war, als würde ich nichts festhalten. Als ich meine Hände zum ersten Mal in die Handschuhe steckte, war es so glatt. Sie hatten auch zwei Löcher eingebaut, durch die ich die Handschuhe an meinen Händen festmachen konnte, anstatt zusätzliche Clips zu verwenden.“
Weiterentwicklungen für 3D-gedruckte Rennhandschuhe für Rollstuhlfahrer
CRP USA und Tatyana setzen ihre Zusammenarbeit fort, um die 3D-gedruckten Rennhandschuhe für Rollstuhlfahrer zu verbessern. Dabei liegt der Fokus auf einer besseren Griffigkeit und mehr Komfort, insbesondere bei Regenrennen. Diese fortlaufende Partnerschaft gewährleistet, dass Tatyana stets Zugang zu den neuesten Entwicklungen in der additiven Fertigungstechnologie hat und so ihre Wettbewerbsfähigkeit aufrechterhalten kann. Wie Tatyana betont, findet das Team von CRP USA ständig Wege, die Handschuhe noch besser zu machen. Gemeinsam streben wir kontinuierlich nach Verbesserung meiner Leistung.
Schlussfolgerungen
Die Zusammenarbeit zwischen der Paralympics-Medaillengewinnerin Tatyana McFadden und CRP USA hat erfolgreich die Kraft der Selektiven Lasersintertechnologie und des kohlenstofffaserverstärkten thermoplastischen Verbundmaterials Windform XT 2.0 genutzt, um 3D-gedruckte Rennhandschuhe für Rollstuhlfahrer zu schaffen, die den anspruchsvollen Bedürfnissen von Spitzensportlern gerecht werden. Diese Fallstudie zeigt das Potenzial fortschrittlicher 3D-Drucktechnologien bei der Revolutionierung von Sportausrüstung und bietet unvergleichliche Anpassungsmöglichkeiten, Haltbarkeit und Leistung. Während Tatyana weiterhin die Welt des Rollstuhlrennens dominiert, ist ihre Partnerschaft mit CRP USA ein Beweis für die transformative Wirkung innovativer Materialien und Herstellungsverfahren im Sport.
Die 3D-gedruckten Rennhandschuhe für Rollstuhlfahrer haben nicht nur Tatyana McFaddens Leistung verbessert, sondern auch ihr gesamtes Rennerlebnis gesteigert. Durch die Bereitstellung überlegener Haltbarkeit, Komfort und Anpassung sind die Handschuhe zu einem wesentlichen Bestandteil ihrer Rennausrüstung geworden und ermöglichen es ihr, sich auf das zu konzentrieren, was sie am besten kann – Rennen gewinnen und neue Rekorde aufstellen. Tatyana trainiert derzeit für die Paralympics in Paris, die im August und September 2024 stattfinden werden. Sie hat sich bereits für den Marathon qualifiziert, und die Bahnqualifikationen werden diesen Sommer stattfinden. Im Februar 2024 stellte Tatyana bei den 4. Westasiatischen Para-Spielen in Schardscha, VAE, zwei neue Weltrekorde auf und gewann sechs Medaillen. Sie belegte auch den dritten Platz beim TCS London Marathon.
Auf ihrer Website heißt es: „Tatyana McFadden gilt als die schnellste Frau der Welt. Sie hat 20 Paralympics-Medaillen (darunter acht Goldmedaillen), 24 World Major Marathon-Siege, darunter vier aufeinanderfolgende Grand Slams (erster Platz bei den Marathons in Boston, Chicago, NYC und London im selben Jahr) und hat fünf Weltrekorde in der Leichtathletik aufgestellt.“
