برای چندین دهه، ظاهر کلاه های فوتبال تغییر زیادی نکرده است. با این حال، فناوری موجود در آنها به طور مداوم در حال ارتقا است تا بازی برای ورزشکاران ایمن تر شود. پس از مشخص شدن ارتباط بین آنسفالوپاتی تروماتیک مزمن (CTE) و آسیب های سر فوتبال، NFL توجه خود را به طراحی کلاه ایمنی معطوف کرد.
در سال 2019، NFL چالش کلاه خود را راه‌اندازی کرد که به مبتکرانی که کلاه‌هایی را تولید کردند که در محافظت از بازیکنان در برابر آسیب‌های سر بهتر از کلاه ایمنی فعلی در زمین بود، کمک مالی اعطا کرد. اولین نمونه های اولیه در ژوئیه 2021 ارائه شد و لیگ ماه ها آنها را در معرض انواع سوء استفاده ها در آزمایشگاه قرار داد تا ببیند چگونه آنها را تحمل می کنند.
تنها در سال 2021، بین فصل پیش فصل و فصل عادی، NFL شاهد 187 ضربه مغزی بود. اما سه برنده چالش کلاه ایمنی امیدوارند که آن را تغییر دهند. Kollide، Impresio، و Xenith برای کلاه‌های ابتکاری خود که ترکیبی از فناوری پیشرفته با طراحی شیک و تأکید بر راحتی بازیکن است، کمک هزینه دریافت کردند. در اینجا خلاصه ای از هر یک آمده است:
محافظ سر بسیار شخصی سازی شده Kollide
Kollide مستقر در مونترال نمونه اولیه خود را کاملاً از ابتدا طراحی کرده است، بدون اینکه تجربه قبلی در زمینه تولید کلاه ایمنی فوتبال داشته باشد.
Kollide کنسرسیومی متشکل از چهار شرکت مختلف است که قبل از مسابقه به هم پیوستند. Kupol متخصص در چاپ سه بعدی است. Numalogics روی آزمایش مجازی کار کرد و در ابتدا ایمپلنت های پزشکی را در بدن شبیه سازی کرد. ShapeShift نرم‌افزاری را ارائه کرد که با استفاده از اسکن سه‌بعدی، محصول را به گونه‌ای که کاملاً متناسب با بازیکنان باشد، سفارشی کرد. تاکتیکس یک شرکت طراحی صنعتی بود که قبلاً روی تجهیزات ورزشی کار می کرد. این چهار شرکت در کنار محققین Éric Wagnac و Yvan Petit از École dechnologie supérieure کار کردند.
فرانک لو ناوو، هماهنگ کننده تحقیقات Kollide که به عنوان بخشی از Numalogics به تیم ملحق شد، گفت: "با ترکیب چهار شرکت خود، ما دیدیم که پتانسیل طراحی ساختارهایی وجود دارد که حفاظت از ورزشکاران را بهبود می بخشد."
Le Navéaux قبل از حرفه خود به عنوان یک مهندس پزشکی یک بوکسور حرفه ای بود، بنابراین او از نزدیک اهمیت محافظت از ورزشکاران را در برابر ضربه مغزی می دانست.
لو ناوئو گفت: "من می دانم که ضربه مغزی چیست." من چندان اهل فوتبال نیستم – من اهل فرانسه هستم، ما راگبی داریم – اما من واقعاً با محافظت از ورزشکاران ارتباط دارم و در سطح شخصی، با این پروژه موافقت کردم.
رویکرد کولید در نظر گرفتن کلاه ایمنی به عنوان یک وسیله پزشکی بود. آستر کلاه از 95 پد ساخته شده است که به صورت سه بعدی در ساختار مشبک چاپ شده اند. لنت ها همچنین دارای یک مشبک داخلی هستند که انرژی حاصل از ضربه را جذب و هدایت می کند. هر قسمت از کلاه ایمنی برای نوع ضربه ای که به احتمال زیاد در آنجا اتفاق می افتد بهینه شده است و Kollide می تواند از اسکن های سه بعدی برای سفارشی کردن آستر روی سر بازیکنان استفاده کند.
در توسعه کلاه ایمنی، Kollide شبیه سازی هایی را اجرا کرد که به طور مجازی طرح های مختلف را آزمایش کردند. آزمایش‌ها سریع بودند و نیاز به ساخت نمونه‌های اولیه متعدد را از بین بردند که هزینه‌ها را کاهش داد. این نقش اساسی در طول COVID-19 ایفا کرد، زمانی که تیم با مسائل مربوط به فاصله گذاری اجتماعی و تاخیرهای زنجیره تامین سروکار داشت.
در آزمایش این کلاه، کولید با بازیکنانی از لیگ فوتبال کانادا ملاقات کرد تا از طراحی آن بازخورد دریافت کند.
Le Navéaux مشاهده کرد: «کشور NFL کاملاً خاص است. «میراثی وجود دارد. [مردم] می دانند که یک بازیکن فوتبال باید چگونه باشد و تمایل دارند از این سبک پیروی کنند."
NFL 550000 دلار به Kollide اهدا کرد که بیشترین مبلغ در بین هر سه شرکت حاضر در رقابت است.
کریستال های مولکولی ذخیره خربزه Impresio
Impresio، یک استارت آپ مستقر در دنور، به دلیل کارش با استفاده از الاستومرهای کریستال مایع در کلاه ایمنی برای جلوگیری از ضربه مغزی، توسط NFL جایزه 454000 دلاری دریافت کرد.
الاستومرهای کریستال مایع یک ماده لاستیکی را تشکیل می دهند که انرژی را جذب و دفع می کند. الاستومرها بافت های بدن مانند غضروف یا ماهیچه را تقلید می کنند. Impresio در ابتدا بر روی کاربردهای پزشکی برای الاستومرها تمرکز داشت و آنها را در داخل بدن به کار می برد تا ضربه ها یا ضربه های وارده به مفاصل را از بین ببرد.
کریس یاکاکی، یکی از بنیانگذاران این شرکت، همچنین دانشیار دپارتمان مهندسی مکانیک دانشگاه کلرادو دنور است و سال ها با الاستومرهای کریستال مایع کار کرده است.
Yakacki در یک ویدیوی NFL گفت: "ما یک شوک و ضربه پراکنده بزرگ داریم." "چرا سعی نمی کنیم از آن برای محافظت از سر استفاده کنیم؟"
پوسته بیرونی کلاه ایمنی Impresio معمولی به نظر می رسد، اما در داخل، این فناوری برای محافظت از بازیکنان در برابر ضربه مغزی کار می کند. داخل آن با ساختار شبکه‌ای پرینت سه بعدی ساخته شده از ستون‌هایی با الاستومرهای کریستال مایع داخل آن پوشانده شده است تا در صورت ضربه، ستون‌ها کمانش کنند و الاستومرها انرژی را جذب کنند.
Yakacki به کانال Denver گفت: "ما این ماده را داریم که بسیار نرم و راحت است و می تواند روی سر شما شکل بگیرد." اما هنگامی که به آن ضربه می خورند، تمام آن کریستال های مولکولی کوچک می چرخند، از شر انرژی خلاص می شوند و شتاب های تجربه شده توسط پوشنده را کاهش می دهند.
پشته ایمنی سختی متغیر Xenith
Xenith مستقر در دیترویت، که در چالش کلاه ایمنی 496,500 دلار جایزه دریافت کرد، تنها شرکت از سه شرکتی بود که قبلاً کلاه ایمنی فوتبال تولید می کرد. Xenith توسعه را با آزمایشگاه‌های RHEON در لندن، BASF 3DP Solutions در آلمان و دانشگاه واترلو در کانادا هماهنگ کرد.
Xenith قبلاً یک رابطه دیرینه با NFL داشت و در رختکن از بازیکنان می پرسیدند که برای داشتن کلاه ایمنی چه ارزشی قائل هستند. بسیاری از ورزشکاران گفتند که خواهان بهبود در تناسب اندام هستند. این شرکت همچنین از مشارکت خود با دانشگاه های D1 و D2 و همچنین تیم های فوتبال دبیرستانی بازخورد گرفت.
ران جادیشکه، مهندس ارشد Xenith گفت: «در اصل، چیزی که ما می‌خواهیم این است که کلاه ایمنی بسازیم که بتوان آن را در تمام سطوح بازی در زمین گذاشت.
کلاه ایمنی که Xenith در حال حاضر در میدان دارد، Xenith Shadow XR، بستری را برای شرکت ایجاد کرد تا نمونه اولیه چالش کلاه ایمنی را ایجاد کند.
Jadischke به Digital Trends توضیح داد که Xenith در سطح سیستمی به کلاه ایمنی نزدیک شد، "فقط به یک جزء نگاه نکرد، بلکه مجموعه ای از اجزا را ساخت که آن را به بهترین کلاه ایمنی در جهان تبدیل می کند."
این کلاه از یک پوسته با سفتی متغیر، یک آستر مشبک با چاپ سه بعدی ساخته شده با همکاری BASF، ساختارهای هندسی کنترل انرژی RHEON و درج های فوم Kinetix تشکیل شده است.
فناوری RHEON که بین آستر راحت و پوسته قرار می گیرد، جزء اصلی کلاه ایمنی است که برای محافظت از بازیکنان در برابر ضربه کار می کند. این ماده از پلیمرهای واکنشی ساخته شده است که بسته به نوع ضربه عملکرد متفاوتی دارند – برای سرعت کم، نرم و انعطاف پذیر است. برای ضربات با سرعت بالاتر، ماده تقویت می شود.
Xenith همچنین روی این کار کرده است که چگونه کلاه های خود را قابل تنظیم کند تا متناسب با هر شکل و اندازه سر باشد.
Jadischke گفت: "هدف ما این است که بهترین عملکرد را با کلاه ایمنی همراه با نوآوری و تحقیق در میدانی که می توانیم قرار دهیم."
