3 innovations ingénieuses du NFL’s Helmet Challenge

Pendant des décennies, l’apparence des casques de football n’a pas beaucoup changé. Cependant, la technologie qu’ils contiennent est constamment mise à jour pour rendre le jeu plus sûr pour les athlètes. Après que les liens entre l’encéphalopathie traumatique chronique (CTE) et les blessures à la tête du football soient devenus clairs, la NFL s’est tournée vers la conception du casque.

En 2019, la NFL a lancé son Helmet Challenge, qui accorderait des subventions aux innovateurs qui ont développé des casques qui surpassaient les casques actuels sur le terrain en protégeant les joueurs des blessures à la tête. Les premiers prototypes ont été soumis en juillet 2021, et la ligue a passé des mois à les soumettre à une variété d’abus en laboratoire pour voir comment ils résistaient.

Rien qu’en 2021, entre la pré-saison et la saison régulière, la NFL a enregistré 187 commotions cérébrales. Mais les trois vainqueurs du Helmet Challenge espèrent changer cela. Kollide, Impressio et Xenith ont reçu des subventions pour leurs casques innovants qui combinent une technologie sophistiquée avec un design élégant et mettent l’accent sur le confort du joueur. Voici un aperçu de chacun :

La protection de la tête hyper-personnalisée de Kollide

Kollide, basé à Montréal, a conçu son prototype entièrement à partir de zéro, sans aucune expérience préalable dans la fabrication de casques de football.

Kollide est un consortium de quatre entreprises différentes qui se sont réunies avant le concours. Kupol s’est spécialisé dans l’impression 3D. Numalogics a travaillé sur des tests virtuels, simulant à l’origine des implants médicaux dans le corps. ShapeShift a fourni un logiciel qui a personnalisé le produit pour s’adapter parfaitement aux joueurs, à l’aide d’un scan 3D. Tactix était une société de design industriel qui avait auparavant travaillé sur des équipements sportifs. Les quatre entreprises ont travaillé aux côtés des chercheurs Éric Wagnac et Yvan Petit, de l’École de technologie supérieure.

« En associant nos quatre sociétés, nous avons vu qu’il y avait un potentiel pour concevoir des structures qui amélioreraient la protection des sportifs », déclare Franck Le Navéaux, coordinateur de recherche de Kollide qui a rejoint l’équipe au sein de Numalogics.

Kollide

Le Navéaux était un boxeur professionnel avant sa carrière d’ingénieur médical, il savait donc de première main l’importance de protéger les athlètes contre les commotions cérébrales.

“Je sais ce que c’est que d’avoir une commotion cérébrale”, a déclaré Le Navéaux. “Je ne suis pas tellement fan de football – je viens de France, nous avons du rugby – mais je m’intéresse vraiment à la protection des athlètes et, sur le plan personnel, j’ai accepté le projet.”

L’approche de Kollide était de considérer le casque comme un dispositif médical. La doublure du casque est composée de 95 coussinets imprimés en 3D dans une structure en maille. Les coussinets ont également un intérieur en maille, qui absorbe et redirige l’énergie des impacts. Chaque zone du casque est optimisée pour le type d’impact le plus susceptible de s’y produire et Kollide peut utiliser des scans 3D pour personnaliser la doublure en fonction de la tête des joueurs.

Lors du développement du casque, Kollide a effectué des simulations qui ont testé virtuellement les différentes conceptions. Les tests ont été rapides et ont éliminé la nécessité de réaliser plusieurs prototypes, ce qui a réduit les coûts. Cela a joué un rôle essentiel pendant le COVID-19 lorsque l’équipe a traité des problèmes de distanciation sociale et de retards dans la chaîne d’approvisionnement.

En testant le casque, Kollide a rencontré des joueurs de la Ligue canadienne de football pour obtenir des commentaires sur sa conception.

«La couture NFL est assez spécifique», a observé Le Navéaux. « Il y a un héritage. [People] savent à quoi un joueur de football devrait ressembler et ils ont tendance à suivre ce style.

La NFL a accordé à Kollide 550 000 $, le montant le plus élevé des trois entreprises du concours.

Les cristaux moléculaires d’Impressio qui préservent le melon

Impressio, une startup basée à Denver, a reçu 454 000 $ de la NFL pour son travail utilisant des élastomères à cristaux liquides dans les casques pour prévenir les commotions cérébrales.

Les élastomères à cristaux liquides forment un matériau caoutchouteux qui absorbe et dissipe l’énergie. Les élastomères imitent les tissus du corps, comme le cartilage ou les muscles. Impressio s’est initialement concentré sur les usages médicaux des élastomères, en les appliquant à l’intérieur du corps pour dissiper les chocs ou les impacts sur les articulations.

Chris Yakacki, co-fondateur de la société, est également professeur associé au Département de génie mécanique de l’Université du Colorado à Denver et travaille depuis des années avec les élastomères à cristaux liquides.

“Nous avons un excellent dissipateur de chocs et d’impacts”, a déclaré Yakacki dans une vidéo de la NFL. “Pourquoi n’essayons-nous pas de l’utiliser pour la protection de la tête ?”

La coque extérieure du casque d’Impressio semble conventionnelle, mais à l’intérieur, la technologie fonctionne pour protéger les joueurs des commotions cérébrales. L’intérieur est doublé d’une structure en treillis imprimée en 3D composée de colonnes avec les élastomères à cristaux liquides à l’intérieur de sorte qu’en cas d’impact, les colonnes se déforment et les élastomères absorbent l’énergie.

“Nous avons ce matériau qui est très doux, très confortable, qui peut s’adapter à votre tête”, a déclaré Yakacki à Denver Channel. “Mais lorsqu’ils sont impactés, tous ces petits cristaux moléculaires tournent, se débarrassent de l’énergie et atténuent les accélérations subies par le porteur.”

Pile de sécurité à rigidité variable de Xenith

Xenith, basée à Detroit, qui a reçu 496 500 $ dans le cadre du Helmet Challenge, était la seule entreprise sur les trois qui fabriquait auparavant des casques de football. Xenith a coordonné le développement avec RHEON Labs à Londres, BASF 3DP Solutions en Allemagne et l’Université de Waterloo au Canada.

Xenith avait déjà une relation de longue date avec la NFL, et dans les vestiaires, ils ont demandé aux joueurs ce qu’ils appréciaient dans un casque. De nombreux athlètes ont déclaré qu’ils souhaitaient des améliorations dans l’ajustement. L’entreprise a également recueilli les retours de ses partenariats avec les universités D1 et D2, ainsi que les équipes de football des lycées.

Casques et coussinets Xenith sur les modèles.XÉNITH

“Essentiellement, ce que nous voulons, c’est fabriquer un casque qui puisse être mis sur le terrain à tous les niveaux de jeu”, a déclaré Ron Jadischke, ingénieur en chef de Xenith.

Le casque que Xenith a actuellement sur le terrain, le Xenith Shadow XR, a fourni une plate-forme sur laquelle l’entreprise s’est appuyée pour créer le prototype du Helmet Challenge.

Xenith a abordé le casque au niveau du système, a expliqué Jadischke à Digital Trends, “ne regardant pas un seul composant, mais construisant une pile de composants qui en font le casque le plus performant du marché”.

Le casque se compose d’une coque à rigidité variable, d’une doublure en treillis imprimée en 3D réalisée en collaboration avec BASF, de structures géométriques de contrôle d’énergie RHEON et d’inserts en mousse Kinetix.

La technologie de RHEON, qui se situe entre la doublure confort et la coque, est le composant principal du casque qui protège les joueurs des impacts. Le matériau est composé de polymères réactifs qui fonctionnent différemment selon le type d’impact – pour une faible vitesse, il est doux et flexible. Pour les impacts à plus grande vitesse, le matériau se renforce.

Xenith a également travaillé sur la façon de rendre leurs casques personnalisables pour s’adapter à toutes les formes et tailles de têtes.

“Notre objectif est de mettre le casque le plus performant, imprégné d’innovation et de recherche, sur le terrain que nous pouvons”, a déclaré Jadischke.

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