Revolution im Sportausrüstungsbereich: Wie 3D-Druck athletische Ausrüstung transformiert

Alone in den USA erwirtschaftet die Sportartikelindustrie jährlich etwa 45 Milliarden Dollar und erfordert die Herstellung aller Arten von Ausrüstung, Mode und Accessoires. Weltweite Schätzungen gehen bis zu 300 Milliarden Dollar. Wie die meisten Fertigungsindustrien erwachen auch die Welten von Spiel und Sport zu den Möglichkeiten, die die additive Fertigung bietet. Hier sind einige der interessantesten Arten, wie 3D-Druck den Sport weltweit beeinflusst:

Personalisierte, hochwertige Ausrüstung

Abbildung 1: Denise Schindler mit einer 3D-gedruckten Prothese

Einer der großen Vorteile moderner 3D-Druck- und Modellierungstechnologien ist die Möglichkeit zur Anpassung und Personalisierung. Dies hat Sportartikelhersteller in die Lage versetzt, einzigartige Artikel für Athleten zu entwickeln, die perfekt auf ihre Maße zugeschnitten sind und die besten Materialien nutzen, die moderne Technologien bieten. Das Ergebnis: Die neue Generation von Sportausrüstung ist leichter und besser auf die präzisen Bedürfnisse des Athleten abgestimmt.

Dies war besonders für Paralympics-Athleten nützlich, die komplexere und leichtere, körperangepasste Prothesen, Rollstühle und ähnliche Artikel benötigen. Sie müssen leicht genug für Geschwindigkeit sein, gleichzeitig aber langlebig genug, um körperlicher Belastung standzuhalten. Mit modernsten Scannern können sie diese maßgefertigten Artikel erstellen, die exakt auf die Art der Behinderung abgestimmt sind, und Materialien wie Polycarbonat nutzen, die mehr Komfort und insgesamt leichtere Ausrüstung ermöglichen.

„Durch den Einsatz neuester Techniken zum präzisen Scannen eines Objekts und der Umwandlung der Daten in ein CAD-System können wir Prototypen mittels 3D-Drucktechnologie erstellen, was sich besonders bei den Paralympics bewährt hat. Prothesen wurden optimiert und maßgefertigte Rennrollstühle basierend auf 3D-Scans der Athleten entworfen, was eine verbesserte Nutzbarkeit ermöglicht, die auf die genauen Anforderungen eines Individuums zugeschnitten ist“, heißt es in einer Erklärung der Cambridge Design Partnership.

Auch Autodesk mischte mit und versorgte Denise Schindler mit einer Prothese, die nur fünf Tage zum Drucken benötigte. Trotz des fünfachen Preises einer herkömmlichen Prothese beseitigte sie handwerkliche Fehler und ermöglichte eine völlig neue Herstellungsmethode für Prothesen. Die vorherige Methode dauerte bis zu 10 Wochen.

„Mein Traum ist es, besser sitzende Leistungsprothesen für alle zugänglich zu machen, daher bin ich wirklich begeistert von den Ergebnissen dieses Projekts“, sagte Denise. „Letztlich ist das Wichtigste an jeder Prothese – und besonders an einer Sportprothese aufgrund der vielen Trainings- und Wettkampfstunden – der Komfort.“

Die Idee, körperliche Anatomie digital zu scannen und präzise in die Form der Ausrüstung zu übertragen, findet auch in einem anderen Bereich Anwendung …

Bessere Schutzausrüstung durch komplexe Geometrien und Materialien

Abbildung 2: Bild mit freundlicher Genehmigung von Riddell

Unternehmen wie Riddell Helme experimentieren mit Wegen, sicherere Kopfbedeckungen für Athleten herzustellen. Besonders in einer Liga wie der NFL besteht eine massive Gefahr von Kopfverletzungen, die Spieler lange zurückwerfen können. Um solche potenziellen Verletzungen einzudämmen, wenden sich Ausrüstungshersteller dem 3D-Druck zu – insbesondere wegen der Fähigkeit der Technologie, Gitterstrukturen zu drucken.

Gitterstrukturen schaffen nicht nur Freiraum und halten das Endprodukt leichter, sie ermöglichen auch eine sicherere Druckverteilung bei physischen Impakten. Darauf aufbauend entwickelte Carbon eine neue Art von Helminnenfutter, das sicherer ist und mit der exakten Kopfform des Athleten im Hinterkopf produziert werden kann.

Solche Strukturen können jeden Typ von Schutzsportausrüstung allein durch Geometrie enorm unterstützen, aber das ist nicht der einzige Trick von Riddell und Carbon. Das von Carbon verwendete Material kann an einem Ende weich und nachgiebig und am anderen Ende unnachgiebig sein. Die Gitterstruktur hilft somit, ein leichtes, aber kraftabsorbierendes Design zu erhalten, das Stöße mühelos abfedert.

Ebenso hat sich das österreichische Start-up Zweikampf eine Nische mit 3D-gedruckter Sportausrüstung für Sicherheit geschaffen. Die Schienbeinschoner des Unternehmens richten sich an Fußballspieler und haben bei österreichischen Teams काफी Anklang gefunden.

Andere Unternehmen wie Cavendish Imaging haben mehreren englischen Fußballspielern geholfen, bequemere Schutzmasken für Training und sicheres Spiel zu entwickeln. Diese Masken nutzen ebenfalls die präzise Anatomie des Spielers, sodass sie leicht auf dem Gesicht aufliegen, ohne Unbehagen zu verursachen, und gleichzeitig das Gesicht schützen. Solche Maßnahmen sind robuster und können die Ausfallzeiten der Spieler durch Verletzungen oder Überlastung reduzieren.

Ähnlich kooperierte der Sportausrüstungshersteller GuardLab Inc. mit dem Eishockey-Ausrüster Bauer Hockey für eine neue Serie 3D-gedruckter Mundschützer. Die Schutzausrüstung wurde mittels 3D-Scanning und -Druck entwickelt, was zur Produktreihe Bauer APEX und APEX Lite Mundschutz führte. Das Design basierte auf den Zahnunterlagen der Träger und ermöglichte ein perfektes Schutzprodukt.

Revolution im Schuhwerk

Abbildung 3: Bild mit freundlicher Genehmigung von Nike

Von Adidas über Ecco bis Nike – 3D-Druck bietet eine Vielzahl von Schuhoptionen für Athleten. Materialien, Passform und 3D-Scantechnologie machen diese Laufschuhe zu einem Muss für Athleten aller Art. Unternehmen wie FormLabs und Carbon waren fleißig bei der Entwicklung von Materialien und Designs, die sofort überzeugen.

Ausgestattet mit einem 3D-gedruckten Nike-Schuh lief Allyson Felix bei den Olympischen Spielen dank SLS-Technologie. Der obere Teil des Schuhs wurde mit Nikes Flyknit-Technologie gefertigt – einer Kombination aus Spitzentechniken der Schuhproduktion, die die Erstellung nicht lebenswichtiger Merkmale vermeiden. Dies reduziert das Gewicht eines Standard-Laufschuhs um mehr als die Hälfte eines durchschnittlichen Sprintschuhs.

Maßanpassung ermöglicht besseren Grip und Sitz, bessere Einlegesohlen und manchmal härtere, bessere Außenseiten. Zwar ist ein vollständig 3D-gedruckter Schuh noch nicht auf dem Markt, doch 3D-gedruckte Komponenten tragen bereits viel zu Einlegesohlen bei. Laufschuhe sind jedoch nicht der einzige Bereich mit Innovationen im Schuhwerk.

Tailored Fits entwickelt maßgefertigte Skischuhe mit 3D-Druck und -Scan. Das Design des Unternehmens eliminiert viele der Druckpunkte, die traditionell in vielen Skischuhen vorkommen, und ermöglicht ein sichereres und komfortableres Erlebnis. Auch ihr Geschäftsmodell ist bemerkenswert.

Zunächst wird eine digitale Kopie der Kundenfüße mittels moderner berührungsloser 3D-Scan-Technologie erstellt. Anschließend führt das Unternehmen eine Reihe von Software-Simulationen durch, um mögliche Beinbewegungen des Endnutzers zu ermitteln und Wadenbein- und Fußmuskulatur zu kartieren. Dies liefert genug Daten für die Erstellung des Innenschuhs, der mit einem FFF/FDM-3D-Drucker und TPU-Material gedruckt wird. Nach Fertigstellung werden die Drucke mittels eines innovativen elektrostatischen Flockverfahrens in Textilfasern eingebettet. Die Außenschale wird durch Spritzguss aus Polyurethan-Kunststoff gefertigt. Das Ergebnis ist ein Endprodukt, das sowohl flexibel als auch stark genug für den Rennsport ist.

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