Come viene usata la stampa 3D nel calcio?

La stampa 3D sta suscitando sempre più interesse tra persone di ogni ambito, sia per progetti personali e hobbistici, sia per applicazioni professionali nei settori dell’edilizia, dell’automotive, dell’aerospaziale, della medicina e molti altri ancora. Un’area versatile che copre sia l’uso personale che professionale è la stampa 3D nello sport . Abbiamo già parlato di materiali da ciclismo innovativi, complesse tecnologie di Formula 1 e persino scarpe sportive completamente stampate in 3D. Oggi però vogliamo concentrarci su quello che è, con ogni probabilità, lo sport più popolare al mondo: il calcio — e in particolare sulle applicazioni della manifattura additiva per la realizzazione dell’attrezzatura calcistica.

Stadi, merchandising e molto altro

Prima di passare ad applicazioni più ovvie come l’abbigliamento e le maschere per il viso, vogliamo mettere in luce alcuni esempi dal più ampio mondo del calcio. Sapevi, ad esempio, che gli stadi per la controversa Coppa del Mondo in Qatar sono stati testati utilizzando modelli stampati in 3D? L’ambiente desertico del Qatar ha rappresentato una grande sfida per ingegneri e architetti, poiché i venti del deserto e le ondate di calore sono problemi comuni per l’architettura del posto, e durante una partita possono colpire sia gli spettatori che gli atleti professionisti. Secondo la FIFA, in Qatar è stata costruita una galleria del vento speciale in cui sono stati testati modelli in scala 1:300 per studiarne la loro aerodinamica. Il professor Saud Abdul Aziz Abdu Ghani dell’Università del Qatar ha descritto i test come segue: “Possiamo visualizzare la temperatura per ogni livello, aggiungere variabili come la produzione di sudore e la dimensione della folla, quindi eseguire la simulazione e osservare l’impatto sulle temperature dello stadio”.

Stadi della Coppa del Mondo del Qatar 2022 (Crediti foto: Qatar’s SCQA)

Al di là dei test tecnologici altamente complessi, la stampa 3D nel calcio è particolarmente apprezzata dagli appassionati del fai-da-te. Questa tecnologia di produzione rende semplice ed economico realizzare gadget e merchandising delle proprie squadre preferite. Vuoi regalare a un amico una figurina dettagliata del suo giocatore preferito? Non c’è problema. Su piattaforme comunitarie come Cults o Thingiverse, puoi trovare molti modelli pronti per la stampa.

Esempi di modelli 3D di calciatori (Crediti foto: Evgeniy Borisenko )

Attrezzatura da calcio stampata in 3D, da testa a piedi

Qual è stata la prima cosa che ti è venuta in mente quando hai pensato alla stampa 3D nel calcio? Per noi, l’elemento chiave è l’attrezzatura che rende questo sport ciò che è. Quindi oggi ci concentriamo su come la produzione additiva viene utilizzata per produrre l’equipaggiamento calcistico.Di seguito, troverai una selezione di aziende e prodotti che attualmente creano articoli stampati in 3D per giocatori professionisti e alle prime armi, dalle scarpe da calcio con tacchetti ai guanti da portiere e alle maschere protettive.

Scarpe da calcio

Le scarpe da calcio stampate in 3D sono un processo molto complesso e spesso falliscono a causa della struttura unica delle scarpe e della loro combinazione di materiali resistenti e suole con tacchetti, progettati per fornire una migliore presa sui terreni morbidi dei campi. Ci sono anche regole severe nel calcio professionistico per quanto riguarda la lunghezza dei tacchetti e anche per i materiali utilizzati nella suola nel caso in cui un arbitro li consideri pericolosi. Uno dei principali vantaggi delle scarpe stampate in 3D è l’alto livello di personalizzazione, uno dei punti di forza anche dell’azienda tedesca IMOTANA. La giovane startup produce scarpe da calcio su misura, grazie a una scansione dei piedi che assicura una calzata perfetta per ogni giocatore. Secondo il produttore, in qualsiasi sport le massime prestazioni sono possibili solo quando si utilizzano attrezzature su misura per la forma individuale del corpo.

L’idea imprenditoriale viene dal CEO e co-fondatore Benjamin Dorsch, che ha lavorato per molti anni come responsabile dello sviluppo presso un produttore di calzature. Lì, Dorsch ha sviluppato scarpe da calcio di alta gamma per marchi riconosciuti, comprese le scarpe indossate dalla nazionale tedesca durante le qualificazioni ai Mondiali 2022. Era sempre alla ricerca di innovazioni che ha potuto realizzare appieno solo con la fondazione di IMOTANA. L’idea delle scarpe da calcio stampate in 3D è iniziata su Kickstarter. Grazie al supporto di circa 1.200 sostenitori, il team di Benjamin Dorsch, Matthias Leibitz, Manuel Meier e Matthias Lang ha trascorso oltre due anni a sviluppare ulteriormente le scarpe.

Un primo modello 3D per le scarpe (Crediti foto: IMOTANA)

Queste scarpe da calcio offrono vantaggi simili ad altri prodotti stampati in 3D, tra cui un peso notevolmente ridotto, numerose possibilità di design e una vestibilità personalizzata grazie alle scansioni 3D. Le suole possono essere regolate a seconda della superficie di gioco e promettono “zero perdite di energia e super prestazioni” grazie ai tacchetti in metallo avvitabili. I design accattivanti sono stati perfezionati attraverso numerose iterazioni basate sul feedback della community.

Il progetto si rivolge principalmente ai giocatori amatoriali, dando loro la possibilità di acquistare scarpe da calcio su misura ad un prezzo accessibile. Questo spesso non è possibile con i metodi di produzione tradizionali al di fuori del calcio professionale. La stampa 3D consente al team di offrire scarpe individuali a un costo molto inferiore, il che è un vero vantaggio per chi ha piedi larghi o altri problemi specifici. Per i calciatori amatoriali e gli appassionati, avere delle scarpe stampate su misura rappresenta un’interessante alternativa ai marchi tradizionali più conosciuti. Secondo la nostra ricerca, tuttavia, la stampa 3D non è ancora abbastanza avanzata per l’uso nelle scarpe da calcio professionali.

(Crediti foto: IMOTANA)

Protezioni per i tacchetti

Le scarpe da calcio professionali, stampate in 3D o meno, devono essere mantenute correttamente. Proteggere i tacchetti è un aspetto che ogni giocatore dovrebbe prendere seriamente, per mantenere sane le proprie suole. Anche in questo ambito ci sono soluzioni stampate in 3D, in particolare le protezioni per tacchetti di Hypsole.

Il team di Hypsole ha trascorso molti anni a sviluppare un design ottimale per una struttura protettiva in grado di coprire perfettamente un’ampia varietà di stili di tacchetti e scarpe. L’idea è nata quando Jes Christian, oggi CEO di Hypsole e all’epoca ancora atleta, ha pensato a cosa avrebbe indossato per proteggere al meglio le sue scarpe. Era importante non solo raggiungere il giusto equilibrio tra funzione ed estetica, ma anche affrontare le questioni relative ai materiali e alla produzione. “Abbiamo esaminato centinaia di modifiche e prototipi di progettazione, inclusi diversi materiali e processi di produzione per diverse parti, prima di approdare alle versioni attuali”.

(Crediti foto: Hypsole)

Inizialmente, per i paratacchetti erano previsti metodi di produzione convenzionali basati sull’uso di stampi. Tuttavia, quando il design si è rivelato troppo complesso per il processo di fusione, il team ha deciso di considerare un’altra soluzione. Invece di abbandonare l’idea, Christian ha scoperto la tecnologia Digital Light Synthesis di Carbon. “Quando mi sono imbattuto in Carbon e nella loro tecnologia, è stata la prima volta che ho sentito parlare di un’azienda capace di produrre in serie prodotti stampati in 3D con materiali di qualità da prestazione sportiva”. Senza più i limiti fisici degli stampi, i paratacchetti ora potrebbero essere prodotti solo grazie alla DLS.

Tutavvia, entrare nel settore della stampa 3D non è stato del tutto semplice. Anche dopo aver eliminato i costi degli stampi, il team ha dovuto affrontare costi unitari individuali più elevati. Invece di confrontarsi con i limiti fisici delle strutture, hanno dovuto individuare le strutture di supporto ottimali per produrre in maniera efficiente.Christian sottolinea: “Abbiamo gestito queste sfide adattandoci alle realtà che ci sono state presentate e apportando modifiche al design per ridurre i costi, mantenere la qualità e migliorare la stampabilità”.

Inoltre, le protezioni per tacchetti Hypsole rappresentano un prodotto che non era mai stato realizzato prima. Ciò ha dato al team una notevole libertà di progettazione, ma ha anche richiesto numerosi test intensivi sui prodotti. Gli sviluppatori hanno trovato ulteriori vantaggi nell’utilizzo delle tecnologie di stampa 3D. “Il processo di stampa 3D è stato ed è destinato a rimanere incredibilmente prezioso durante le fasi di test e iterazione, in un modo che lo stampaggio tradizionale semplicemente non può offrire”.

Oltre al calcio, i paratacchetti possono essere utilizzate anche per sport come lacrosse, baseball, softball e rugby (Crediti foto: Hypsole)

Sia esteticamente che funzionalmente, le protezioni dei tacchetti sono un prodotto progettato con grande cura e rispetto per gli atleti. Secondo il produttore, le protezioni sono adatte non solo per il calcio ma per una vasta gamma di sport. L’obiettivo è rendere il più semplice possibile per gli atleti spostarsi da un luogo all’altro, prendersi cura delle loro attrezzature più importanti e risparmiare tempo nel processo.

Guanti da portiere

Ogni portiere sa quanto siano essenziali i guanti giusti sia per ottenere buone prestazioni sia per prevenire gli infortuni. Uno dei componenti più importanti del guanto di un portiere è la cosiddetta zona d’impatto, che fornisce al portiere stabilità e flessibilità. Tradizionalmente, le zone di impatto erano realizzate in TPU o lattice, ma quest’anno l’azienda specialista di guanti Reusch ha rilasciato Attrakt Fusion Carbon 3D, un guanto da portiere la cui zona di impatto è interamente realizzata con complesse strutture stampate in 3D.

Attrakt Fusion Carbon 3D è il primo progetto dell’azienda di quasi 90 anni ad incorporare elementi stampati in 3D. Sempre aperto a nuovi design e prestazioni migliorate, il team Reusch ha collaborato con Carbon per sviluppare un paio di guanti da portiere unici. “La stampa 3D ci ha offerto un’opportunità unica di creare una zona d’impatto con ritorno di energia preciso, migliore risposta agli urti e riduzione del peso”, ci ha raccontato il Responsabile della Produzione del Settore Portieri di Reusch.

(Crediti foto: Reusch/Carbon)

La tecnologia DLS di Carbon ha permesso al team di creare strutture flessibili, ad alte prestazioni e complesse con superfici lisce che non sarebbero state possibili con materiali e tecniche tradizionali. L’integrazione delle strutture stampate in 3D nelle parti in tessuto morbido del guanto, tuttavia, si è rivelata impegnativa. Come ha affermato Reusch, “Abbiamo dovuto ridefinire i metodi di assemblaggio, ripensare il modo in cui l’elemento si comporta su un tessuto flessibile e comunicare chiaramente i vantaggi in termini di prestazioni”. La stretta collaborazione con Carbon e altri partner di produzione ha infine permesso di ottenere la combinazione ideale di materiali e strutture. Le proprietà morbide e flessibili del materiale sono state preservate, dando al team ancora più libertà progettuale del previsto.

Inoltre, i guanti dovevano soddisfare gli standard di sicurezza e conformità dei materiali esistenti. Sebbene questi standard non siano particolarmente severi per i guanti da portiere, devono comunque soddisfare le elevate aspettative degli atleti professionisti e degli sviluppatori. Per questo motivo, il team si è trovato di fronte a requisiti molto elevati in termini di flessibilità, durata e comfort per il nuovo guanto. La composizione unica del guanto e le complesse strutture della zona d’impatto parlano da sole. Attrakt Fusion Carbon 3D dimostra così il potenziale della stampa 3D nella produzione di attrezzature calcistiche.

La struttura stampata in 3D della zona di impatto (Crediti foto: Reusch/Carbon)

Maschere protettive

Quando Son Heung-min, capitano della nazionale sudcoreana, è entrato in campo durante la Coppa del Mondo in Qatar, ha indossato – con grande sorpresa di tutti – una maschera. Come mai? Heung-min stava affrontando le conseguenze di una lesione facciale e la maschera al carbonio aveva lo scopo di proteggere il suo occhio ancora sensibile. Non è stato l’unico, poiché anche il giocatore croato Josko Gvardiol è apparso indossando una maschera nella partita contro il Giappone. Un caso simile ha ispirato il tifoso di calcio italiano e ricercatore presso l’Università Politecnica delle Marche, Simone Gallozzi, a scrivere la sua tesi sulle potenzialità della produzione additiva nel mondo dello sport, concentrandosi in particolare sulle maschere protettive nel calcio.

Maschera protettiva di Simone Gallozzi (a sinistra, Crediti: Simone Gallozzi); Son Heung-min ai Mondiali del Qatar 2022 (a destra, Crediti: Maddy Meyer / FIFA)

L’idea gli è venuta quando il giocatore del Napoli Osimhen ha iniziato a indossare maschere protettive dopo una collisione con un altro giocatore nel 2021, che ha portato a un intervento chirurgico al viso. Da appassionato di calcio e appassionato di stampa 3D, Gallozzi ha esplorato i modi per creare maschere personalizzate utilizzando la tecnologia additiva. Le maschere di cui sopra sono state probabilmente realizzate sulla base di un modello tridimensionale degli atleti, con fibre di carbonio applicate strato per strato. Gallozzi, tuttavia, ha sostenuto che la stampa 3D direttamente da una scansione tridimensionale potrebbe abbreviare significativamente questo processo. Eliminando una fase intermedia, anche gli sprechi potrebbero essere ridotti. Come sottolinea Gallozzi, “con la stampa 3D, il processo potrebbe essere significativamente più veloce semplicemente scansionando il viso dell’atleta e producendo direttamente la maschera, senza la necessità di creare un modello fisico”.

Nel caso di Heung-min, per molto tempo è stato incerto se sarebbe stato anche solo in grado di giocare nella Coppa del Mondo in Qatar. Anche Osimhen è stato messo da parte per un lungo periodo a causa della sua ferita alla testa. Le maschere protettive sono all’altezza del loro nome, in quanto consentono “agli atleti di tornare a giocare prima dopo un infortunio, molto prima di quanto sarebbero in grado di fare senza questo tipo di protezione. La mascherina infatti protegge la zona lesa da ulteriori urti e aiuta a prevenire nuovi infortuni”, sottolinea Gallozzi. Nel suo studio, ha progettato una maschera protettiva e l’ha stampata utilizzando PA603CF, un materiale composito in carbonio. Per maggiori informazioni sulla mascherina protettiva, puoi trovare il lavoro di Gallozzi QUI.

Il primo prototipo della maschera (a sinistra) e il modello 3D basato su una scansione facciale (a destra). (Crediti foto: Simone Gallozzi)

Qual è il futuro della stampa 3D in questo settore?

Dopo tutti questi esempi di utilizzo della stampa 3D per le attrezzature da calcio, rimane una domanda cruciale: la stampa 3D continuerà ad essere utilizzata in questo campo in futuro? Gli esperti hanno generalmente dato un feedback positivo. Christian ha sottolineato che la stampa 3D è particolarmente adatta negli sport per personalizzare le attrezzature perché permette di adattarsi alle esigenze di ciascun atleta “I corpi sono così unici e gli atleti d’élite hanno il compito di apprendere e comprendere i loro corpi a un livello d’élite. Da questa conoscenza si capisce come, ad esempio, il piede sinistro potrebbe aver bisogno di una punta leggermente più ampia rispetto al destro”, ha detto quando le è stato chiesto dell’impatto che la stampa 3D potrebbe avere nella sua area. Reusch ha anche osservato che la stampa 3D ha un enorme potenziale per “personalizzare le prestazioni, la vestibilità e la protezione”.

È interessante notare che Gallozzi sottolinea che le squadre sportive professionali, soprattutto nel calcio, potrebbero trarre vantaggio dall’utilizzo della stampa 3D. Sostiene che il budget spesso non è un problema per le squadre, il che consente loro di “sfruttare appieno i vantaggi di questa tecnologia, come la personalizzazione estrema del prodotto”. Perché, così com’è adesso, la stampa 3D è costosa. Perché, come spiega Reusch, la produzione dei guanti Attrakt Fusion Carbon 3D era più costosa dei tradizionali guanti in lattice o TPU dell’azienda. Gallozzi sottolinea anche i costi della produzione stampata in 3D.

Professional athletes in particular could benefit from the adaptability of the technology (Credit: Brad Smith)

È chiaro che, allo stato attuale, la produzione additiva non è ancora adatta alla produzione di massa in ambito sportivo. Tuttavia, ciò che i produttori perdono in termini di vantaggi di costo, guadagnano in opzioni di personalizzazione e potenziale di modifica, come dimostrano gli esempi di prodotti specifici che abbiamo elencato. I nostri intervistati sottolineano inoltre che la stampa 3D nelle attrezzature sportive è ancora nelle sue fasi iniziali. Gallozzi sottolinea che le tecnologie di stampa a base di polvere potrebbero essere particolarmente promettenti: “con lo sviluppo di materiali avanzati in polvere, come quelli che incorporano la fibra di carbonio o combinano resistenza, leggerezza e flessibilità, credo che la stampa 3D svolgerà un ruolo sempre più importante nel futuro delle attrezzature sportive”.

Christian sottolinea anche il potenziale della stampa 3D per gli atleti di tutti i livelli. “Penso che continuerà a diventare più veloce, migliore e più economico, fino a quando un giorno, in un futuro non troppo lontano, questi tipi di personalizzazioni saranno disponibili per i giocatori di tutti i livelli”. Nonostante le sfide iniziali o gli ostacoli tecnici in corso, la stampa 3D potrebbe anche migliorare le proprietà del prodotto e portare a attrezzature ancora più performanti, come mostrato dalle protezioni per tacchetti, scarpe, maschere e guanti presenti in questo articolo. Reusch ci ha assicurato che finora è stata esplorata solo una piccola parte del potenziale della stampa 3D nelle attrezzature sportive. “Stiamo iniziando a vedere solo ora come possa affiancare i materiali tradizionali nel settore dei portiere”.

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*Crediti foto di copertina: dpp Media