Comment l’impression 3D est-elle utilisée dans le football ?
L’impression 3D suscite un intérêt croissant auprès de personnes issues de tous les horizons, que ce soit pour des projets personnels ou pour la fabrication industrielle dans les domaines de la construction, de l’automobile, de l’aérospatiale, de la médecine et bien d’autres encore. L’impression 3D dans le sport est un domaine polyvalent qui couvre à la fois l’usage personnel et professionnel. Nous avons déjà parlé des sacs à dos innovants pour cyclistes, des technologies complexes pour la Formule 1 et même des chaussures de sport imprimées en 3D par Nike et adidas. Aujourd’hui, cependant, nous voulons nous intéresser de plus près au sport sans doute le plus populaire au monde : le football, et plus précisément aux applications de la fabrication additive pour les équipements de football.
Stades, merchandising et plus encore
Avant de passer à des applications plus évidentes comme les vêtements et les masques faciaux, nous souhaitons mettre en avant quelques exemples issus du monde du football au sens large. Saviez-vous, par exemple, que les stades de la Coupe du monde controversée au Qatar ont été testés à l’aide de modèles imprimés en 3D ? L’environnement désertique du Qatar a posé un défi majeur aux ingénieurs et aux architectes, car les vents du désert et les vagues de chaleur sont fréquents et affectent aussi bien les spectateurs que les athlètes professionnels. Selon la FIFA, une soufflerie spéciale a été construite au Qatar afin de tester l’aérodynamisme de modèles réduits à l’échelle 1:300. Le professeur Saud Abdul Aziz Abdu Ghani de l’université du Qatar a décrit les tests comme suit : « Nous pouvons afficher la température pour chaque niveau, ajouter des variables telles que la production de sueur et la taille de la foule, puis lancer la simulation et observer l’impact sur les températures du stade. »
Stades de la Coupe du monde 2022 au Qatar (crédits photo : SCQA du Qatar)
Au-delà des tests technologiques très complexes, l’impression 3D dans le domaine du football est particulièrement populaire auprès des amateurs d’artisanat. Cette technologie de fabrication permet de créer facilement et à moindre coût des produits dérivés. Vous souhaitez offrir à un ami une figurine détaillée de son joueur préféré ? Aucun problème. Sur des plateformes communautaires telles que Cults ou Thingiverse, vous trouverez de nombreux modèles prêts à imprimer.
Exemples de modèles de joueurs en 3D (crédits photo : Evgeniy Borisenko)
Équipement de football imprimé en 3D, de la tête aux pieds
Quelle a été la première chose qui vous est venue à l’esprit lorsque vous avez pensé à l’impression 3D dans le football ? Pour nous, c’était l’équipement qui fait de ce sport ce qu’il est. Aujourd’hui, nous nous intéressons donc à la manière dont la fabrication additive est utilisée pour produire des équipements de football. Vous trouverez ci-dessous une sélection d’entreprises et de produits qui créent actuellement des articles imprimés en 3D pour les joueurs professionnels et amateurs, allant des chaussures de football et des protège-crampons aux gants de gardien de but et aux masques de protection.
Chaussures de football
L’impression 3D de chaussures de football est un processus très complexe qui échoue souvent en raison de la structure unique des chaussures et de leur combinaison de matériaux durables et de semelles à crampons, conçues pour offrir une meilleure adhérence sur les terrains. Il existe également des réglementations strictes dans le football professionnel concernant la longueur des crampons et même les matériaux utilisés pour la semelle, au cas où un arbitre les jugerait dangereux. L’un des principaux avantages des chaussures imprimées en 3D est leur haut niveau de personnalisation, qui est l’un des principaux arguments de vente de la société allemande IMOTANA. Cette jeune startup produit des chaussures de football sur mesure, où un scan des pieds garantit un ajustement parfait. Selon le fabricant, il n’est possible d’atteindre des performances de pointe dans n’importe quel sport qu’en utilisant un équipement parfaitement adapté à la morphologie de chacun.
L’idée commerciale vient du CEO et cofondateur Benjamin Dorsch, qui a travaillé pendant de nombreuses années comme responsable du développement chez un fabricant de chaussures. Il y a développé des chaussures de football haut de gamme pour des marques établies, notamment celles portées par l’équipe nationale allemande lors de sa qualification à la Coupe du monde 2024. Il a toujours recherché des innovations qu’il n’a pu réellement concrétiser qu’avec la création d’IMOTANA. L’idée des chaussures de football imprimées en 3D a en fait vu le jour sur Kickstarter. En collaboration avec environ 1 200 supporters, l’équipe composée de Benjamin Dorsch, Matthias Leibitz, Manuel Meier et Matthias Lang a passé plus de deux ans à perfectionner ces chaussures.
Un premier modèle 3D des chaussures (crédits photo : IMOTANA)
Crédits photo : IMOTANA
Protections pour crampons
Les chaussures de football professionnelles, qu’elles soient imprimées en 3D ou non, doivent être entretenues correctement. La protection des crampons est une question que chaque joueur doit prendre au sérieux. Là encore, il existe des solutions imprimées en 3D, notamment les protections pour crampons de Hypsole.
L’équipe derrière Hypsole a passé de nombreuses années à développer un design optimal pour une structure de protection capable de couvrir parfaitement une grande variété de crampons et de styles de chaussures. L’idée est née lorsque Jes Christian, aujourd’hui CEO de Hypsole et à l’époque encore athlète, s’est demandé ce qu’elle pourrait porter pour protéger au mieux ses chaussures. Il était important non seulement de trouver le bon équilibre entre fonctionnalité et esthétique, mais aussi de répondre aux questions relatives aux matériaux et à la fabrication. « Nous avons procédé à des centaines de modifications de conception et de prototypes, y compris différents matériaux et processus de production pour différentes pièces, avant d’aboutir aux versions actuelles. »
Crédits photo : Hypsole
Au-delà du football, ces protections peuvent également être utilisées pour la crosse, le baseball, le softball et le rugby (crédits photo : Hypsole)
Tant sur le plan esthétique que fonctionnel, les protège-crampons sont un produit conçu avec beaucoup de soin et de respect pour les athlètes. Selon le fabricant, ils conviennent non seulement au football, mais aussi à un large éventail de sports. L’objectif est de permettre aux athlètes de se déplacer le plus facilement possible d’un endroit à un autre, de prendre soin de leur équipement le plus important et de gagner du temps dans le processus.
Gants de gardien de but
Tous les gardiens de but savent à quel point il est essentiel de disposer de gants adaptés pour être performant et éviter les blessures. L’un des éléments les plus importants d’un gant de gardien est la zone dite « d’impact », qui assure stabilité et flexibilité au gardien. Traditionnellement, les zones d’impact étaient fabriquées en TPU ou en latex, mais cette année, le spécialiste des gants Reusch a lancé l’Attrakt Fusion Carbon 3D, un gant de gardien de but dont la zone d’impact est entièrement composée de structures complexes imprimées en 3D.
L’Attrakt Fusion Carbon 3D est le premier projet de cette entreprise presque centenaire à intégrer des éléments imprimés en 3D. Toujours ouverte aux nouveaux designs et à l’amélioration des performances, l’équipe Reusch a collaboré avec Carbon pour développer une paire de gants de gardien de but unique. « L’impression 3D nous a donné une occasion unique de créer une zone de frappe avec un retour d’énergie précis, une meilleure réponse aux impacts et un poids réduit », nous a confié le responsable de la production des gants de gardien de but chez Reusch.
Crédits photo : Reusch/Carbon
La technologie Carbon DLS a permis à l’équipe de créer des structures flexibles, performantes et complexes, dotées de surfaces lisses, ce qui aurait été impossible avec les matériaux et techniques traditionnels. Cependant, l’intégration des structures imprimées en 3D dans les parties en tissu souple du gant s’est avérée difficile. Comme l’a déclaré Reusch, « nous avons dû redéfinir les méthodes de collage, repenser le comportement de l’élément sur un textile souple et communiquer clairement les avantages en termes de performances ». Une étroite collaboration avec Carbon et d’autres partenaires de fabrication a finalement permis d’obtenir la combinaison idéale de matériaux et de structures. Les propriétés souples et flexibles du matériau ont été préservées, offrant à l’équipe une liberté de conception encore plus grande que prévu.
De plus, les gants de gardien de but devaient répondre aux normes de sécurité et de conformité des matériaux en vigueur. Bien que ces normes ne soient pas particulièrement strictes pour les gants, ils doivent néanmoins répondre aux attentes élevées des athlètes professionnels et des développeurs. C’est pourquoi l’équipe a dû relever un défi de taille en termes de souplesse, de durabilité et de confort pour le nouveau gant. La composition unique du gant et les structures complexes de la zone d’impact parlent d’elles-mêmes. L’Attrakt Fusion Carbon 3D démontre le potentiel de l’impression 3D dans la production d’équipements de football.
La structure imprimée en 3D de la zone d’impact (crédits photo : Reusch/Carbon)
Masque de protection
Lorsque Son Heung-min, capitaine de l’équipe nationale sud-coréenne, est entré sur le terrain pendant la Coupe du monde au Qatar, il portait, à la grande surprise de tous, un masque facial. La raison ? Heung-min souffrait des séquelles d’une blessure au visage, et le masque en carbone était destiné à protéger son œil encore sensible. Il n’était pas le seul, puisque le joueur croate Josko Gvardiol est également apparu avec un masque lors du match contre le Japon. Un cas similaire a inspiré Simone Gallozzi, fan de football italien et chercheur à l’Università Politecnica delle Marche, à rédiger sa thèse sur le potentiel de la fabrication additive dans le monde du sport, en se concentrant plus particulièrement sur les masques de protection dans le football.
A gauche, le masque de protection de Simone Gallozzi (crédits photo: Simone Gallozzi) ; à droite, Son Heung-min lors de la Coupe du monde 2022 au Qatar (crédits photo : Maddy Meyer / FIFA)
L’idée lui est venue lorsque le joueur de Naples Osimhen a commencé à porter des masques de protection après une collision avec un autre joueur en 2021, qui a nécessité une intervention chirurgicale au visage. En tant que fervent supporter de football et passionné d’impression 3D, Simone Gallozzi a exploré les moyens de créer des masques personnalisés à l’aide de la technologie d’impression 3D. Les masques mentionnés ci-dessus ont probablement été fabriqués à partir d’un modèle tridimensionnel des athlètes, avec des fibres de carbone appliquées couche par couche. Simone Gallozzi a toutefois fait valoir que l’impression 3D directement à partir d’un scan 3D pourrait raccourcir considérablement ce processus. En éliminant une étape intermédiaire, il serait également possible de réduire les déchets. Comme il le souligne, « grâce à l’impression 3D, le processus pourrait être considérablement accéléré en scannant simplement le visage de l’athlète et en produisant directement le masque, sans avoir besoin de créer un modèle physique ».
Dans le cas de Heung-min, on a longtemps douté qu’il puisse participer à la Coupe du monde au Qatar. Osimhen a également été écarté des terrains pendant une longue période en raison de sa blessure à la tête. Les masques de protection sont à la hauteur de leur nom, car ils permettent « aux athlètes de reprendre le jeu plus rapidement après une blessure, bien plus tôt qu’ils ne le pourraient sans ce type d’équipement de protection. En fait, le masque protège la zone blessée contre tout nouveau choc et aide à prévenir de nouvelles blessures », souligne Simone Gallozzi. Dans son étude, il a conçu un masque de protection et l’a imprimé à l’aide de PA603CF, un matériau composite à base de carbone.
Le premier prototype du masque (à gauche) et le modèle 3D basé sur un scan facial (à droite). (crédits photo : Simone Gallozzi)
Quel est l’avenir de l’impression 3D dans ce secteur ?
Après tous ces exemples d’utilisation de l’impression 3D pour les équipements de football, une question cruciale demeure : l’impression 3D continuera-t-elle à être utilisée dans ce domaine à l’avenir ? Les experts ont généralement donné des avis positifs. Jes Christian a souligné que l’impression 3D est particulièrement adaptée au sport pour personnaliser les équipements en fonction des athlètes. « Les corps sont tellement uniques, et les athlètes de haut niveau ont pour mission d’apprendre à connaître et à comprendre leur corps à un niveau d’élite. Cette compréhension permet de comprendre, par exemple, que le pied gauche d’une personne peut avoir besoin d’une pointe légèrement plus large que le droit », a-t-elle déclaré lorsqu’on lui a demandé quel pourrait être l’impact de l’impression 3D dans son domaine. Reusch a également souligné que l’impression 3D offre un énorme potentiel pour « personnaliser les performances, l’ajustement et la protection ».
Il est intéressant de noter que Simone Gallozzi souligne que les équipes sportives professionnelles, en particulier dans le football, pourraient tirer profit de l’impression 3D. Il affirme que le budget n’est souvent pas un problème pour les équipes professionnelles, ce qui leur permet de « tirer pleinement parti des avantages de cette technologie, tels que la personnalisation extrême des produits ». Car à l’heure actuelle, l’impression 3D est coûteuse. Comme l’explique Reusch, la fabrication des gants Attrakt Fusion Carbon 3D était plus coûteuse que celle des gants traditionnels en latex ou en TPU de l’entreprise.
Les athlètes professionnels pourraient particulièrement bénéficier de la polyvalence de cette technologie (crédits photo : Brad Smith)
Il est clair qu’à l’heure actuelle, la fabrication additive n’est pas encore adaptée à la production de masse. Cependant, comme le montrent les exemples de produits spécifiques, les fabricants compensent leurs pertes en termes d’avantages financiers par des options de personnalisation et un potentiel de modification. Nos interlocuteurs soulignent également que l’impression 3D dans le domaine des équipements sportifs en est encore à ses débuts. M. Gallozzi souligne que les technologies d’impression à base de poudre pourraient être particulièrement prometteuses : « avec le développement de matériaux en poudre avancés, tels que ceux qui intègrent de la fibre de carbone ou qui combinent résistance, légèreté et flexibilité, je pense que l’impression 3D jouera un rôle de plus en plus important dans l’avenir des équipements sportifs ».
Jes Christian souligne également le potentiel de l’impression 3D pour les athlètes de tous niveaux. « Je pense qu’elle va continuer à devenir plus rapide, plus performante et moins chère, jusqu’à ce qu’un jour, dans un avenir pas trop lointain, ce type de personnalisation soit accessible aux joueurs de tous niveaux. » Malgré les défis initiaux et les obstacles techniques persistants, l’impression 3D pourrait également améliorer les propriétés des produits et conduire à des équipements encore plus performants, comme le montrent les protège-crampons, les chaussures, les masques et les gants présentés dans cet article. Reusch nous a assuré que jusqu’à présent, seule une petite partie du potentiel de l’impression 3D dans le domaine des équipements sportifs a été explorée. « Nous commençons tout juste à voir comment elle peut compléter les matériaux traditionnels utilisés dans le domaine du gardiennage. »
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*Crédits photo de couverture : dpp Media