Des semelles imprimées en 3D pour les sports d’élite
Dans les sports de haut niveau, les fractions de seconde font parfois la différence entre la victoire et la défaite. Pour optimiser leurs performances, les athlètes utilisent des semelles sur mesure. Mais les personnes souffrant de douleurs musculo-squelettiques se tournent également vers les semelles pour combattre leur inconfort.
Des semelles personnalisées imprimées en 3D
Mais une invention d’une équipe de chercheurs de l’ETH Zurich, de l’Empa et de l’EPFL pourrait améliorer considérablement les choses. Les chercheurs ont utilisé l’impression 3D pour produire une semelle personnalisée avec des capteurs de pression intégrés, qui peuvent mesurer la pression sur la plante du pied directement dans la chaussure pendant diverses activités.
Le chef de projet Gilberto Siqueira, maître-assistant à l’Empa et au Laboratoire des matériaux complexes de l’ETH, explique : « les modèles de pression détectés permettent de savoir si une personne marche, court, monte des escaliers ou porte une lourde charge sur le dos, auquel cas la pression se déplace davantage vers le talon ».
Différentes encres on été développées
Pour l’impression, les chercheurs utilisent différentes encres développées spécifiquement pour cette application. Pour la semelle, les chercheurs utilisent un mélange de silicone et de nanoparticules de cellulose.
Ils impriment ensuite les conducteurs sur cette première couche à l’aide d’une encre conductrice contenant de l’argent. Ils impriment ensuite les capteurs sur les conducteurs, à des endroits précis, à l’aide d’une encre contenant du noir de carbone. Les capteurs ne sont pas répartis au hasard : ils sont placés exactement là où la pression exercée par la semelle du pied est la plus forte. Pour protéger les capteurs et les conducteurs, les chercheurs les recouvrent d’une autre couche de silicone.
Comme capteurs pour mesurer les forces normales et de cisaillement, ils utilisent des composants piézoélectriques, qui convertissent la pression mécanique en signaux électriques. En outre, les chercheurs ont intégré une interface dans la semelle pour lire les données générées.
Les données de course bientôt lues sans fil
Les tests ont montré aux chercheurs que la semelle fabriquée de manière additive fonctionne bien. « Grâce à l’analyse des données, nous pouvons identifier différentes activités en fonction des capteurs qui ont réagi et de l’intensité de cette réaction », explique M. Siqueira.
Pour l’instant, Siqueira et ses collègues ont encore besoin d’une connexion par câble pour lire les données ; à cette fin, ils ont installé un contact sur le côté de la semelle. L’une des prochaines étapes du développement consistera à créer une connexion sans fil. « Cependant, la lecture des données n’a pas été l’objectif principal de notre travail jusqu’à présent. », explique Siqueira.
À l’avenir, les semelles imprimées en 3D et dotées de capteurs intégrés pourraient être utilisées par les athlètes ou en physiothérapie, pour mesurer les progrès de l’entraînement ou de la thérapie. Sur la base de ces données de mesure, les plans d’entraînement peuvent alors être ajustés et des semelles permanentes avec différentes zones dures et souples, peuvent être produites par impression 3D.
Bien que M. Siqueira pense qu’il existe un fort potentiel de marché pour son produit, en particulier dans les sports d’élite, son équipe n’a pas encore pris de mesures en vue de sa commercialisation.
Cette recherche a été publiée dans Scientific Reports.
Source : ETH Zurich
Crédit photo : Depositphotos