Cet article est basé sur deux études de cas originales d’Artec : Vorteq utilise Artec Leo pour donner vie au vélo de course ultrarapide WX-Ret il aide Vorteq à créer les combinaisons de cyclisme les plus aérodynamiques au monde.
Dans le cyclisme de haute performance, la réduction de la résistance à l’air est cruciale, car jusqu’à 90 % de l’énergie d’un cycliste est utilisée pour vaincre cette résistance. Le corps du cycliste représente environ 80 % de cette résistance, tandis que le vélo contribue pour 20 %.
Afin d’optimiser ces deux facteurs, la société de R&D Vorteq, spécialisée dans le sport, a exploité la technologie de numérisation 3D. Cela lui a permis de concevoir des vélos et des combinaisons plus aérodynamiques, offrant ainsi aux cyclistes la possibilité d’atteindre des vitesses encore plus élevées.
Numérisation 3D pour des combinaisons parfaitement ajustées
Une combinaison doit allier confort, légèreté et respirabilité, tout en étant parfaitement adaptée à l’anatomie de l’athlète. Sinon, elle risque de mal s’ajuster, de se froisser et, en aérodynamique, chaque pli ajouté augmente la traînée et nuit aux performances. De plus, les tissus trop tendus peuvent se déformer, augmentant ainsi la résistance à l’air. C’est pourquoi la sélection minutieuse des tissus et des coutures est essentielle.
La nouvelle approche de Vorteq consiste à numériser le corps du cycliste pour concevoir une combinaison sur mesure. Pour ce faire, l’entreprise a collaboré avec Central Scanning et a utilisé l’Artec Leo, un scanner 3D portable avec écran tactile. Après la numérisation, les données sont traitées dans Artec Studio et Geomagic Wrap, permettant ainsi de créer une combinaison parfaitement adaptée.
Vorteq a investi plus de 500 000 dollars en R&D, testant plus de 45 000 configurations de matériaux, tensions et vitesses dans des souffleries spécialisées au Silverstone Sports Engineering Hub (SSEH). En outre, leur expertise s’appuie sur la collaboration avec des cyclistes professionnels, des équipes olympiques et des coureurs du Tour de France depuis plus de 10 ans. Aujourd’hui, ces combinaisons sont accessibles à tous les cyclistes, quel que soit leur niveau, pas seulement aux professionnels.
Conception d’une combinaison, du scan à l’emballage
Le processus de création d’une combinaison commence dans la soufflerie, où le cycliste enfourche son vélo. En cinq à six minutes, Vorteq scanne le cycliste avec l’Artec Leo, un scanner 3D haute résolution, capturant également les chaussures sous tous leurs angles. En seulement dix minutes, toutes les données nécessaires à la conception d’une combinaison anatomique adaptée et ultra-aérodynamique sont recueillies.
Sam Quilter, ingénieur en métrologie chez Vorteq, explique le processus : « Du moment où un athlète entre dans la pièce jusqu’à l’exportation du modèle 3D pour la fabrication de la combinaison, tout peut être fait en deux heures, un temps de traitement bien plus rapide qu’auparavant. » Ce gain de temps est rendu possible grâce aux scanners corporels qui fournissent des données physiques précises, contrairement aux mesures manuelles qui peuvent entraîner des erreurs de transition. « En prenant des mesures manuelles et en les entrant dans un système CAO ou un logiciel de modélisation, des informations se perdent. Cette perte peut conduire à des dimensions incorrectes, ce qui est inacceptable pour nous », souligne M. Quilter.
Numérisation 3D d’un coureur dans la soufflerie de performance sportive de l’ESSH
Une fois la numérisation terminée, les données sont importées dans Artec Studio, où elles sont vérifiées visuellement et traitées pour éliminer les éléments indésirables. Elles sont ensuite exportées sous forme de fichier STL pour être utilisées dans Geomagic Wrap.
Sam Quilter explique le processus : « Dans Geomagic Wrap, j’utilise l’outil Decimate pour réduire le nombre de triangles. Si des plis, qui ne devraient pas apparaître dans le scan mais peuvent parfois y figurer, sont présents, j’utilise la commande Relax. Ensuite, avec les outils Smooth, je corrige les imperfections, comme celles dues aux mouvements involontaires des athlètes pendant le scan. Une fois tout ajusté, nous exportons le modèle sous forme de fichier OBJ pour l’intégrer dans notre logiciel de drapage informatique. »
Réunir le meilleur des vélos de course
En plus des combinaisons, l’entreprise de R&D sportive a utilisé la numérisation 3D pour créer des modèles numériques haute résolution de vélos de cours professionnels, dans le but de concevoir un vélo extrêmement aérodynamique. Ces modèles 3D détaillés des cadres et des composants ont été utilisés pour des analyses CFD avancées, des tests en soufflerie, ainsi que pour des études kinésiologiques sur les habitudes.
Cela a permis à Vorteq de concevoir le vélo de piste aérodynamique ultime, le Vorteq WX-R. Grâce à l’Artec Leo, l’entreprise a pu capturer un vélo de course professionnel en moins d’une minute. Sam Quilter, ingénieur chez Vorteq, explique : « Nous avons comparé les modèles numériques dans notre système CFD pour analyser les différences de traînée, puis apporté des ajustements structurels aux modèles 3D pour optimiser les performances. Cela nous a permis de combiner les meilleures caractéristiques de plusieurs vélos en un seul modèle performant. »
La moto de piste Vorteq WX-R (image fournie par Vorteq)
Quilter poursuit : « En parallèle, tout au long du processus de conception, nous avons analysé les pilotes dans la soufflerie de Silverstone pour comprendre comment ils déploient leur puissance et comment cela impacte la performance globale du vélo. »
Comme pour les combinaisons, la création du vélo commence par l’édition des données dans Artec Studio, suivie de l’exportation du fichier OBJ dans Geomagic Wrap pour affiner le design avant d’envoyer le modèle 3D au système CFD pour l’analyse aérodynamique.
Après cette phase de recherche et de développement, Vorteq a collaboré avec le fabricant britannique de vélos Worx, une société ayant déjà fabriqué des vélos de piste, mais dont aucun n’était comparable au Vorteq WX-R.
Azizulhasni Awang sprintant vers la victoire sur un Vorteq WX-R aux Championnats du monde de cyclisme sur piste UCI 2020 à Berlin (photo avec la permission de Vorteq)
Outre les combinaisons et les vélos de piste, Vorteq propose une gamme de services de numérisation 3D dédié au cyclisme. « Notre mission est d’aider les athlètes sérieux, qu’ils soient déjà au sommet de leur art ou en passe de l’atteindre, à découvrir ces « gains minuscules » qui, une fois ajoutés, offrent un véritable avantage. Ces petits ajustements peuvent faire toute la différence pour aider un athlète à franchir la dernière étape et atteindre la victoire », explique M. Quilter.
Source : Geomagic