特注シートやチタン製の腕など、3Dプリントがパラリンピック選手の優位性を高める

テクノロジー

パラリンピックのような大規模なスポーツイベントは、技術革新の場となります。選手、コーチ、デザイナー、エンジニア、スポーツ科学者は、自分たちが優位に立てるような次の改良点を常に探しています。過去10年間で、3Dプリントは、ランニングやサイクリングなどのスポーツを向上させるためのツールとなり、パラリンピック選手の間でも利用が増えています。

パラリンピックでは、多様な能力を持った選手が、さまざまなカテゴリーで競い合います。多くの競技者は、最高のパフォーマンスを発揮するために、義肢や車椅子、その他の特殊な部品を使用しています。

3Dプリンターは、特殊な技術を利用できる選手とそうでない選手の間の溝を広げるのか、狭めるのか、というのが一つの興味深い問題です。言い換えれば、今では多くの家庭、学校、大学、メイカースペースで見られるようになった3Dプリンタの普及は、競技場を平等にするのに役立つのでしょうか?

大量生産ではない

グローブ、シューズ、自転車などの大量生産品は、一般的な健常者の体形やプレースタイルに合わせて設計されています。そのため、多くのパラリンピアンには適さないかもしれません。しかし、一品ものの特注品は、製造にコストと時間がかかります。そのため、一部のアスリートにとっては使用が制限されたり、プロが製作した機器ほどの性能を持たない「自分で作る」方法を取らざるを得ない場合もあります。

3Dプリンターは、オーダーメイドの機器をより手頃な価格で提供することができます。イギリスのトライアスロン選手ジョー・タウンゼント氏やアメリカの陸上選手アリエル・ラウシン氏などの元パラリンピアンたちは、現在、3Dプリントを使って、自分や仲間の車いす選手のためにオリジナルのグローブを作っています。これらの手袋は、まるで選手の手の上で成形されたかのようにフィットし、状況に応じてさまざまな素材で印刷することができます。例えば、タウンゼント選手は、競技で最大限のパフォーマンスを発揮するために硬い素材を使い、トレーニング用には快適で怪我をしにくい柔らかい素材のグローブを使っています。

3Dプリンターで作られたグローブは、安価で素早く生産でき、壊れてもすぐに再生産できます。デザインは写真やビデオのようにデジタルなので、アスリートのフィードバックに基づいて修正することもできますし、緊急にパーツが必要になったときには、最寄りの3Dプリンターに送ることもできます。

より硬く、より良く、より速く、より強く

エリートアスリートは、3Dプリントされたパーツが要求されるパフォーマンスに耐えられるだけの強度があるかどうかを心配するかもしれません。幸いなことに、3Dプリント用の材料は大きく進歩しており、多くの3Dプリント企業が、医療から航空宇宙まで、さまざまな業界の用途に合わせて独自の配合を開発しています。

2016年には、ドイツのトラックサイクリスト、デニゼ・シンドラー氏がパラリンピックで初めて3Dプリントの義足を使用しました。ポリカーボネート製のこの義足は、それまで使っていたカーボンファイバー製の義足よりも軽く、強度やフィット感も同じくらいでした。

スプリント競技のサイクリストは、加速時に1,000ニュートン以上の力を発生させるという研究結果があるため(これは、100キログラムの人間が自分の上に立ったときに感じる力と同じです!)、このような義肢には信じられないほどの強度と耐久性が求められます。シンドラー選手は東京大会で銅メダルを獲得しました。

パラリンピックのシンドラー選手

東京大会でメダルを獲得したデニス・シンドラー選手。©Thomas Lovelock

また、パラリンピック用品のために3Dプリントされた先進的な素材には、炭素繊維があります。タウンゼント選手は、ハンドバイク用の完璧なクランクアームを作るために炭素繊維を使用しました。3Dプリントでは、強化された炭素繊維を必要な場所に正確に配置することができるため、軽量でありながら部品の剛性を向上させることができます。その結果、アルミニウム製の部品よりも優れた性能を発揮します。

また、3Dプリンターで作られたチタンは、ニュージーランドのパラリンピアン、アンナ・グリマルディ選手の義手にも使われています。

さまざまな技術の連携

3Dプリントが最大限の効果を発揮するためには、他の技術と組み合わせて使用する必要があります。例えば、3Dスキャンはデザインプロセスの重要な部分を占めており、写真集や専用の3Dスキャナーを使ってアスリートの体の一部をデジタル化します。

このような技術は、オーストラリアの車椅子テニスチャンピオン、ディラン・オルコット氏のシート型を3Dスキャンするために使用されました。エンジニアは、彼の快適性、安定性、パフォーマンスを最大限に引き出すシートを製造することができました。

また、生まれつき左手が不自由なオーストラリアのアーチェリー選手、テイモン・ケントン・スミス氏のために、3Dスキャンを使って最適なグリップを作成しました。このグリップは、オーストラリアのスポーツ研究所で硬い素材と柔らかい素材の両方で3Dプリントされ、衝撃吸収能力を備えた、より信頼性の高い弓のグリップとなりました。このグリップは、万が一壊れても、同じものを簡単に再生産することができます。ただし、微妙な違いがあったり、生産に時間がかかったりする可能性のある新しいグリップを手作りする必要はありません。

このような技術はますます身近になり、エリートではないアスリートでも個性的なパーツを試すことができるようになりました。アマチュアもプロも、3Dプリントされた靴底のランニングシューズや、3Dプリントされたカスタムバイクのフレームをすでに購入することができます。また、自分の3Dプリンタを持っている人は、サーフィン用のフィンやサイクリング用のアクセサリーなどを無料でダウンロードし、数ドルで印刷することができます。

しかし、自宅の3Dプリンタですぐにチタン製のパーツが作れるとは思えません。技術的にはある程度平等になってきていますが、エリートアスリートは特殊な素材やエンジニアリングの専門知識を持っているので、技術的には優位に立っています。The Conversation

_この記事は、ReEngineering Labsのスポーツテクノロジーコンサルタントであり、Sports TechnologyBlogの著者であるJulianChua氏によって共同執筆されました。

著者情報:ジェームス・ノヴァク氏, 上席研究員・非常勤講師, クイーンズランド大学アンドリュー・ノヴァク氏, 上席研究員, シドニー工科大学,

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.

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