Artec Leo ayuda a Vorteq a crear los trajes de ciclismo más rápidos del mundo

Producto: Artec Leo
Industria: Diseño y Arte

En el mundo del ciclismo de alto rendimiento, la velocidad lo es todo. Y aunque estés corriendo en una pista cubierta con condiciones controladas, estarás luchando contra la resistencia del viento y su desgaste en cada pedaleo. Un ciclista gasta hasta el 90% de su energía en superar la resistencia del aire, por lo que es fundamental reducirla. Para ciclistas profesionales y aficionados, no vale la pena gastarse 10 mil dólares o más en una bicicleta más aerodinámica ya que es el cuerpo del ciclista el responsable de absorber aproximadamente el 80% de la resistencia, y su bicicleta el 20% restante. Por lo que tiene mucho más sentido centrarse en el ciclista, su biomecánica en varias posiciones de conducción, su entrenamiento, y sobre todo, su ropa.

Vorteq está utilizando un túnel de viento especializado en deportes, maquinaria textil de última generación y la mejor tecnología de escaneo 3D para crear trajes de piel personalizados para ciclistas. Un traje de piel es esencialmente la prenda más aerodinámica que un ciclista puede llevar, reduciendo su nivel de resistencia por debajo del de estar desnudo. Un traje de calidad también debe ser cómodo, ligero, transpirable y hecho específicamente para el atleta que lo lleva. De lo contrario, se ajustará incorrectamente y se arrugará, y en el campo de la aerodinámica, cada arruga aumenta la resistencia y afecta al rendimiento. Además, muchos tejidos se “abren” cuando se estiran demasiado, lo que repercute en una mayor resistencia en sus superficies, por lo que los tejidos y las costuras deben elegirse cuidadosamente para zonas específicas del cuerpo, y cada traje de piel debe diseñarse y fabricarse para que tenga la cantidad exacta de tensión para la anatomía de ese corredor en particular, así lograr un flujo de aire óptimo y la menor resistencia al viento. Teniendo en cuenta que las formas y tamaños de los ciclistas pueden variar de forma tan drástica, este tipo de ajuste personalizado no es posible simplemente con un modelo de traje de piel en varios tamaños.

La empresa filial de Vorteq, TotalSim, tiene más de 10 años de experiencia trabajando con ciclistas profesionales, equipos de ciclismo olímpicos, corredores del Tour de Francia y otros ciclistas de primera categoría. Esto ha hecho posible que Vorteq crearan lo que ellos creen que son los trajes de piel más rápidos que existen. Para diseñar sus trajes de piel como nunca antes había sido posible, Vorteq ha invertido más de 500.000 dólares en I+D, ha probado más de 45.000 combinaciones diferentes de materiales, tensión y velocidad en los túneles de viento especializados del Centro de Ingeniería Deportiva de Silverstone (SSEH). El resultado final es que cada atleta tiene su propio traje de piel, creado con patrones y tejidos personalizados, cada uno diseñado para el máximo rendimiento.

A pesar del extenso trabajo que Vorteq realiza exclusivamente con los equipos olímpicos y otros atletas de élite, desde el 1 de enero de 2020, sus trajes de piel personalizados están disponibles para corredores de todos los niveles. Ahora, cualquier ciclista, no sólo los profesionales, tiene la oportunidad de vestir un traje de piel personalizado de Vorteq, y cuando se dirijan a la línea de meta, llevarán el mismo nivel de tecnología en trajes de piel que si fueran uno de los clientes olímpicos de Vorteq.

Para crear estos trajes de piel personalizados, el uso de un escáner 3D es crucial para capturar digitalmente la anatomía exacta delciclista, y durante las horas que siguen a esos pocos minutos de escaneo, todos los tamaños, patrones y tipos de tela se seleccionan meticulosamente en el sistema de vestimenta computacional y luego ensamblados por el equipo de trajes de piel de Vorteq.

Anteriormente, TotalSim utilizaba un escáner de brazo para escanear coches de carreras, bicicletas y otros objetos, pero cuando se trataba de utilizar el escáner para capturar personas, se encontraban con grandes dificultades y eran incapaces de conseguirlo con esa tecnología.

Fue entonces cuando Vorteq recurrió al embajador de Artec, Central Scanning, especialistas en todos los campos del escaneo 3D. Durante una visita y consulta in situ, los expertos de Central Scanning les recomendaron el Artec Leo, un revolucionario escáner 3D de mano con pantalla táctil incorporada y una velocidad de captura de hasta 80 fps, un dispositivo inalámbrico que destaca por su ràpido escaneo de objetos medianos, como personas. TotalSim había utilizado dos escáneres Artec en el pasado para su trabajo de CFD y metrología, Artec Eva y Artec Spider, por lo que ya estaban familiarizados con el alto nivel de tecnología de escaneo de Artec.

Cuando Sam Quilter y sus colaboradores de Vorteq vieron lo rápido que Leo había captado la anatomía exacta y precisa de un ciclista, supieron que habían encontrado la herramienta adecuada para el trabajo. Cuando recibieron el Leo, comenzaron a crear su flujo de trabajo de captura digital, que Quilter describe así:

“El ciclista entra en el túnel de viento con su bicicleta, la coloca en la plataforma, se sube, y en sólo 5 o 6 minutos con Leo, escaneo al ciclista en dos posiciones en un 3D a color preciso y de alta resolución. Y luego necesito sólo otro minuto para escanear su zapatilla, por todos los lados”, señala Quilter. “Básicamente esto significa que en diez minutos puedo terminar con el ciclista”. Y ya tengo todo lo que necesito para diseñar un traje anatómicamente exacto y rápido como una bala de Vorteq. No es necesario volver a hacer ningún escaneo más”.

Quilter añade: “Normalmente escaneamos a los ciclistas en ropa interior, para obtener el mayor detalle posible del cuerpo, de modo que cuando diseñamos los trajes de piel, se adaptan perfectamente a la anatomía del ciclista, algo que sería imposible si hay ropa o tejidos de por medio”.

“Cuando hacemos nuestros trajes de piel, trabajamos directamente desde los escaneos de Leo, así que no son simples medidas las que tomamos, son los datos físicos exactos, y la diferencia es crucial. Porque si estás tomando medidas físicas y luego las introduces en un sistema CAD, o en un sistema de computación como el nuestro, al final acabas perdiendo datos por el camino. Y eso puede provocar dimensionados imprecisos, algo que no podemos permitirnos. Incluso un pequeño error de medición podría resultar en una arruga o que el traje se estire demasiado. Así que, para nosotros, marca la diferencia la forma en que Leo nos da los datos físicos exactos del atleta”.

Quilter resume el proceso: “Desde que el atleta entra por la puerta ya empezamos a escanear con Leo, luego usamos Artec Studio para post-procesar los escaneos, seguido por el trabajo de modelado 3D en Geomagic Wrap, y finalmente exportamos el modelo 3D para usarlo en la confección del traje de piel, estamos hablando de unas 2 horas en total, lo cual no era posible antes, ni de lejos. Y en cuanto al tiempo total de producción para un traje de piel que está listo para competir, actualmente estamos en 2 días, pero esa brecha se está estrechando, y estamos trabajando para poderlo conseguir en 24 horas, no tardaremos mucho”.

Quilter explicó su flujo de trabajo de post-procesamiento en Artec Studio: “Leo me lo pone fácil. Apenas hacen falta unos pasos más en Artec Studio. Básicamente leo los datos del escáner, compruebo todo visualmente, y luego uso la herramienta Borrador para eliminar cualquier parte no deseada. Normalmente mantengo la bicicleta en el escaneo, ya que es un gran punto de referencia para obtener el posicionamiento XYZ así como el ángulo, y luego entro en el Registro Global, donde sólo uso los ajustes predeterminados porque funcionan genial por defecto. Normalmente no necesito eliminar valores atípicos, porque los datos ya están lo suficientemente limpios para una persona. Luego hago una Fusión Suave y lo exporto como un archivo STL para usarlo en Geomagic Wrap”.

“En Geomagic Wrap, utilizo la herramienta Decimate para hacer la cuenta de triángulos, o deshacerme de alguna arruga no deseada aunque rara vez ocurre, utilizo el comando Relax, y luego paso a los comandos Smooth, que me permiten eliminar cualquier imperfección, porque a veces los atletas mueven los dedos durante el escaneo, y tenemos que corregirlo. Después de hacer todo esto lo exportamos como un archivo OBJ para usarlo en nuestro software de computación de cobertura”, dice Quilter.

La última propuesta de Vorteq es la de utilizar su Leo para crear escaneos para la impresión en 3D de maniquíes de atletas con precisión anatómica. Estos maniquíes se utilizan luego para crear nuevos trajes de piel para los atletas sin necesidad de visitar las oficinas de Vorteq. Digamos, por ejemplo, que un ciclista está entrenando al otro lado del mundo y necesita un traje de piel específicamente para una próxima prueba contrarreloj de larga distancia que es principalmente en llano, pero también incluye una larga fase de descenso. Al tener un maniquí 3D del atleta, Vorteq puede crear un traje de piel personalizado para ellos, probar múltiples telas y patrones en los túneles de viento, elaborar el nuevo traje de piel en pocas horas y hacérselo llegar allí donde se encuentre. En la actualidad, el proceso de fabricación de maniquíes a medida tarda algo menos de 2 días, pero acortamos tiempos muy rápidamente. El tiempo de entrega es de 24 horas, desde el escaneo 3D hasta la finalización del nuevo maniquí impreso en 3D.

Quilter nos cuenta las ventajas de estos maniquís impresos en 3D: “Un maniquí de tamaño natural nos permite hacer pruebas en el túnel de viento con telas aisladas en un solo brazo, por ejemplo, para ver cómo varias telas y patrones afectan a la resistencia de forma aislada. Así es como podemos obtener ventajas mínimas pero necesarias. Porque con un ciclista real en el túnel de viento, el movimiento puede ser un factor determinante, incluso el más mínimo movimiento puede afectar a los resultados. Con un ciclista en vivo, nunca puedes tener resultados exactos, pero sí con un maniquí inmovil, donde el único factor que cambia es la tela que se le pone”.

“Los maniquíes no se cansan, y siempre están quietos, lo que nos permite saber exactamente qué tipo de cambios están causando nuestras telas y diseños en términos de resistencia y rendimiento.”

TotalSim también proporciona consulta y formación en biomecánica para ciclistas y equipos, aconsejando a los atletas sobre qué posiciones del cuerpo, ajustes del equipo, hábitos de conducción y ropa mejorarán o disminuirán su potencia, resistencia y mucho más.

“Nuestra misión es ayudar a los atletas, muchos de los cuales ya están en la cima de su carrera o cerca de ella, a encontrar esas muchas ‘pequeñas’ mejoras que cuando se suman todas, pueden hacerle superar la cima y llegar a la victoria”, dice Quilter.

Además de los trajes de piel de Vorteq y los servicios de consultoría y formación en biomecánica de TotalSim, también proporcionan servicios de escaneo a una serie de clientes, incluyendo equipos de ciclismo. Su Leo es clave para escanear en 3D allá donde haga falta, ya sea en casa, en el Reino Unido o en el extranjero.

Como nos cuenta Quilter, “A diferencia de nuestros escáneres anteriores, Leo nos da esa libertad de escanear en casi cualquier parte del mundo, sin necesidad de hardware adicional, sólo el propio escáner Leo. Esta flexibilidad es esencial cuando se va a lugares fuera de las instalaciones que no son precisamente laboratorios profesionales”.

Cómo mejorar el rendimiento de un coche de carreras F3 con Artec Leo

Producto: Artec Leo
Industria: Automotriz y Transporte

Un coche de carreras, como el Dallara F399/01, es el resultado de décadas de avances en ingeniería. Tanto los motores, los chasis, así como los materiales han progresado enormemente para cumplir con el reglamento de los deportes de motor, al mismo tiempo que han aumentado el rendimiento. De hecho, los avances ya realizados a lo largo de los años en la ingeniería de los bólidos de carreras hacen que parezca que no hay mucho margen de mejora. Al menos no sin invertir gran cantidad de tiempo y dinero. Por tanto, ¿qué opciones hay para obtener ventajas técnicas sobre la competición? John Hughes, un estudiante de posgrado de ingeniería de la Universidad de Gales Trinity Saint David (UWTSD), ofreció una respuesta simple: La aerodinámica.

“Cada detalle cuenta, cada milésima que se le gana al crono, es mejor que nada. Por el momento, hemos conseguido aumentar aproximadamente 16 kilómetros por hora de velocidad punta en línea recta. Sólo a través del desarrollo aerodinámico.”

John ha estado trabajando en el alerón delantero del Dallara como parte de su proyecto de máster con otro estudiante de aerodinámica junto con los dos propietarios del coche. Su objetivo es mejorar el rendimiento del vehículo, que actualmente corre en el Campeonato Británico de Sprint, una competición de 16 carreras por temporada, entre carrera y carrera John y su equipo tienen algo de tiempo para trabajar en el coche en el taller de la Universidad, situado justo al lado del puerto de Swansea.

Durante algún tiempo, el equipo utilizó herramientas de medición manual para obtener las dimensiones del F3, pero los resultados carecían de precisión además de requerir mucho tiempo. Naturalmente llegaron a la conclusión de que necesitaban una forma fiable de obtener mediciones mejores y más rápidas. Entonces pensaron en la tecnología de escaneo 3D. Al principio, intentaron métodos básicos de escaneo 3D para obtener un modelo CAD en el que pudieran trabajar, pero aún así no era lo suficientemente preciso. En cuanto conocieron las soluciones de digitalización 3D profesionales, se pusieron en contacto con la empresa británica Cetral Scanning, embajadora de Artec 3D, con el fin de obtener un modelo 3D de las medidas del F3. John supo que había tomado la decisión correcta al ver los escaneos preliminares hechos con el nuevo escáner 3D Artec Leo. “Al ver el escaneo, con esa cantidad de detalles, y en comparación con lo que he visto anteriormente, es lo mejor, realmente increíble”

Nick Godfrey y Tom White de Central Scanning habían analizado previamente la tarea en cuestión, y llegaron a la conclusión de que Leo de Artec era la mejor herramienta para el trabajo. “Leo es capaz de escanear objetos medianos y grandes muy rápidamente. No requiere ninguna preparación previa, y el escaneo puede hacerse directamente in situ”, nos cuenta Nick. “El escáner es totalmente autónomo, lo que significa que no hay cables ni ordenadores de por medio que limiten los movimientos. Podemos capturar virtualmente todo más fácilmente que con cualquier otra solución de escaneo 3D”.

Leo viene equipado con su propia batería, una pantalla táctil que muestra el escaneo en tiempo real, y guarda los datos en una tarjeta de memoria que puede ser transferida posteriormente a un ordenador. Tom escaneó el Dallara en el taller de motores del UWTSD, sin necesidad de ningún mecanismo adicional. En total, el escaneo de todo el coche duró menos de 2 horas. Los datos del escaneo fueron tratados en Artec Studio en un día, y el modelo CAD completo se envió a John unos días después.

En el campo de la aerodinámica, cambios millimétricos en el diseño pueden ser muy importantes. El Artec Leo cuenta con una impresionante tasa de captura de datos de 3 millones de puntos por segundo, con un procesamiento 3D en tiempo real que se muestra directamente en su pantalla. Al tener la geometría de todo el coche escaneada digitalmente con la máxima precisión, John puede ejecutar una mejor simulación de dinámica de fluidos computacional (CFD) en Ansys, analizando todas las opciones para ajustar con precisión el perfil aerodinámico del coche a partir del modelo 3D realista.

“Normalmente comienzo tratando de optimizar el componente actual lo mejor posible sin alterar la geometría de los componentes individuales. Por ejemplo, el alerón delantero actual tiene múltiples elementos, como las viseras y los flaps. Estudiaría si al mover la posición de los flaps se mejoraría el rendimiento general del alerón”, explicó John. “Este proceso puede llevar meses para que funcione bien. Sin embargo, puede acelerarse con el uso del software de Diseño de Experimentos (DoE). Una vez optimizada la geometría original, puedo empezar a desarrollar la geometría estudiando los resultados del CFD. El uso de este método ahorra tiempo de fabricación y costes, ya que intento mantener tanto como sea posible el alerón delantero original”.

Después del análisis y el trabajo de diseño, las piezas modificadas se enviaron a Fibre-Lyte, un fabricante de fibra de carbono especializado en deportes de alto rendimiento. Con una fresadora 3D, son capaces de crear piezas únicas y rentables que pueden ser fabricadas en serie si es necesario.

Las piezas fabricadas han sido instaladas en el coche de carreras, y John ya ha empezado a notar la diferencia: “Hemos comprobado mejoras en línea recta y en las curvas desde que comenzaron las modificaciones. He creado una serie de repeticiones en una plataforma, y cada una de ellas muestra mejoras en el rendimiento. Los resultados de la simulación muestran avances prometedores en el rendimiento”.

Un encuentro entre la prehistoria y la alta tecnología, donde Artec Leo se encuentra cara a cara con un cráneo de dinosaurio

Producto: Artec Leo
Industria: Académica

Dinosaurios – Criaturas que han inspirado el estudio y la investigación durante siglos, y que continúan intrigando a millones de personas en todo el mundo en la actualidad. Para los restos que se conservan de un triceratops que vagaba por la Tierra en tiempos prehistóricos, la tecnología moderna ha atribuido un estatus que pocos fósiles de dinosaurios han alcanzado: la inmortalidad digital.

Descubierto originalmente en 1891 cerca del pueblo de Lance Creek, Wyoming, el cráneo de este herbívoro estuvo expuesto en la Smithsonian Institution en Washington D.C. hasta finales de los 70. Luego fue prestado al museo de la CU, donde ahora reside; el museo actual fue literalmente construido en torno a este cráneo.

“El Smithsonian hizo una estimación de cuánto costaría derribar ese muro, sacar esta cosa y devolverla, porque ellos son los dueños, y era tan caro y arriesgado que nadie quiso hacerlo”, afirma Nick Conklin, Ingeniero de Aplicaciones II del socio certificado Gold de Artec, 3D Printing Colorado. Esto quiere decir que el cráneo, en principio, se queda donde está, pero con la tecnología de escaneo 3D, ahora se presentan posibilidades antes imposibles.

Cuando Conklin y su compañero David Cano visitaron por primera vez el Museo de Historia Natural de la Universidad de Colorado en enero de este año, fue para la venta de un escáner 3D Artec Leo. “Al entrar, vimos el cráneo del triceratops y pensamos: ‘¡Oye, ese sería un escaneo realmente genial, deberíamos hacerlo alguna vez!'” recuerda Conklin.

Con cada escáner que vende 3D Printing Colorado, se incluye la formación. Pero para el Dr. William Taylor, conservador de arqueología de la universidad, ya familiarizado con los escáneres Artec 3D, se sugirió otro complemento.

“El Dr. Taylor ya había utilizado mucho el Artec Space Spider, así que en lugar de la formación, decidió que trajéramos el Leo a una de sus clases”, dice Conklin. “Quería que le mostráramos a sus estudiantes lo que se puede hacer con Leo y la tecnología de escaneo.”

Así comenzó un proyecto de proporciones prehistóricas, para digitalizar un cráneo de dinosaurio por completo.

“Durante 30 ó 40 minutos, en una de las clases nocturnas del Dr. Taylor, estuve escaneando el cráneo del triceratops mientras hablaba con los estudiantes, explicándoles lo que estaba haciendo, así que fue un gran aprendizaje”, dice Conklin. Este escaneo del cráneo llamó rápidamente la atención de CU Media.

“Los medios de comunicación de la universidad estaban por todas partes, y querían tomar fotos y videos de un dinosaurio siendo escaneado”, dice Cano. “Una vez que se enteraron de esto, nos invitaron a volver, y esta vez en lugar de una experiencia de enseñanza, fue más bien una sesión de fotos de película”, añade Conklin.

Durante su segundo escaneo, algo ayudó mucho en la sesión, una escalera. “Con la escalera, pude obtener algunos detalles que se me habían escapado anteriormente, así era mucho mejor”, dice Conklin.

El escaneo llevó un total de 30 minutos, mientras que el procesamiento del escaneo se completó en el software Artec Studio3D en dos horas.

Usando Leo, la mayoría de las superficies estaban cerca del suelo. “Pude conseguir todo excepto los picos superiores desde el suelo con mi alcance y rango de movimiento normales”, dice Conklin. “Con su gran campo de visión y la facilidad con la que Leo obtiene los datos fue muy fácil. No sólo estaba escaneando, mientras iba hablando y explicando lo que estaba haciendo.”

Tan fácil de usar como grabar un vídeo con el móvil, Artec Leo viene con una pantalla, lo que significa que puede ver si ha capturado todas las áreas y rellenar las que se haya podido dejar. La réplica en 3D se genera en tiempo real a medida que escanea, así puede centrarse en el trabajo, cómo en este caso, escanear mientras hace una demostración a los estudiantes de doctorado sobre una escalera.

“Con otro escáner habría podido hacerlo, pero habría sido más difícil, habría tenido que prestar más atención a todo. Pero con Leo y lo bien que hace el seguimiento, pude dividir mi atención entre la clase y la obtención de datos de calidad. Es sin duda la mejor herramienta para este trabajo”.

Conklin dice que el poder acceder al cráneo con una escalera hizo que los datos obtenidos fueran mucho mejores, ya que pudo escanear tanto la parte posterior como la superior del cráneo y desde todos los ángulos. ” El resultado final me gustó mucho más”, dice. “Mi mayor preocupación era que es una pieza irremplazable de arqueología, y si le hubiera pasado algo… no lo quiero ni pensar”

Gracias a este escaneo, además de contar con un modelo 3D de la estrella del museo, muchas otras empresas y facultades pueden encontrarle oportunidades educativas y profesionales. En esencia, lo que inspira al equipo es la capacidad de hacer algo que antes era imposible.

“Especialmente ahora que todo el mundo se queda en casa, puedes trabajar desde casa y hacer lo que quieras a partir de un archivo 3D, como realizar simulaciones o llevar a cabo investigaciones,” nos cuenta Conklin.

“Apoyar la investigación que de otra manera no sería posible es otra razón por lo que esto es importante, además del hecho de que cualquier persona, en cualquier lugar del mundo puede empezar a investigar a partir de este ejemplar.”

Desde las mediciones hasta la investigación, desde la accesibilidad global hasta la preservación, las oportunidades son ilimitadas. “Incluso tal vez para el CGI para la próxima película de Jurassic Park, o los videojuegos”, sugiere Conklin. “¡Me entusiasma pensar en ello!”

“Sólo ver cómo se hace y se conserva la historia, ver cómo cambia el mundo, cómo se puede preservar algo que se habría destruido con el tiempo o por cualquier otra razón, el tiempo pasa para todos, pero si podemos digitalizar las cosas, podremos retroceder en el tiempo eternamente.”

En la actualidad, lo que el hogar del cráneo ha estado considerando es usar el escaneo para hacer un molde y luego crear su propia copia en el Smithsonian, ahora que tienen las mediciones exactas de todo el cráneo, algo que nunca antes habían tenido. “No creo que pudiéramos haberlo conseguido sin el escaneo 3D”, dice Conklin, que se alegra de cumplir el sueño de su infancia de llevar el sombrero de arqueólogo por un día. “Te diré algo”, añade. “Si construyen una réplica de este cráneo de dinosaurio a partir de mis datos de escaneo, ¡traeré a mis futuros nietos para que lo vean!”

“Me gustaría ir un paso más allá y ver qué podemos hacer con el museo en términos de digitalización e irles ayudando a largo plazo”, recalca Cano.