Met de Olympische Spelen deze zomer werd er weer druk gewerkt aan het verbeteren van het materiaal van de sporters. Het liefst met exclusieve uitvindingen die andere landen niet hebben, zoals met de klapschaats het geval was. Kiwa, TU Delft en Sportinnovator hadden het er druk mee.
TU Delft vierde op 18 juni tien jaar sportinnovatie met een middagprogramma vol sport. Van schaatsen tot wielrennen, van skeleton tot darts, alles kwam aan bod. In de jacht op goud zijn onderzoekers hard bezig geweest om harder, beter en verder te gaan. Een greep uit de interessantste innovaties, en hoe ze tot stand kwamen:
Aerodynamische kleding
Bij TU Delft zetten onderzoekers technologie in om de prestaties van (top)atleten te verbeteren. Dit doen ze onder andere op het gebied van aerodynamica en hydrodynamica. Door te zorgen voor minder weerstand kunnen sporters efficiënter en beter presteren, dit geldt bijvoorbeeld bij het schaatsen, zwemmen of surfen. ‘In elke sport ervaren atleten lucht- of waterweerstand. Het gros hiervan is drukweerstand; het gevolg van het verschil in druk tussen de voor- en achterkant van een atleet’, legt Andrea Sciacchitano uit, wetenschappelijk directeur van het TU Delft Sports Engineering Institute. ‘Om deze drukweerstand te verminderen, zorgen we voor een gestroomlijnde vorm van de atleet. Bij wielrenners gaat het bijvoorbeeld om de houding op de fiets en om geschikte kleding. Voor het pak bij wielrennen was de structuur van golfballen een interessante inspiratiebron voor ons. De ribbelige structuur van het oppervlak van een golfbal zorgt voor turbulentie rondom de bal, waardoor deze minder weerstand ervaart. Dit principe pasten we ook toe op de sportkleding van wielrenners. Dit werkt echter niet bij alle sporten en op alle plekken op het lichaam, voor het pak bij kitesurfen had mijn collega Wouter Terra een andere aanpak.’
Aerodynamisch en veilig kitesurfen
Dit jaar maakte kitesurfen voor het eerst deel uit van de Olympische Spelen, en Annelous Lammert wendde zich tot de TU Delft voor de ontwikkeling van hoogwaardig materiaal voor haar kitesurfpak. Kitesurfers bereiken snelheden boven de 70 km/u, wat aanzienlijke risico’s en aerodynamische uitdagingen met zich meebrengt. Het pak dat Annelous droeg, moest zowel aerodynamisch als snijvast zijn. ‘Die twee combineren was een uitdaging voor ons,’ zegt Wouter Terra, onderzoeker aerodynamica en werkzaam bij Team NL. ‘Voor de snijbestendigheid maakten we gebruik van de ervaring en textielkennis van WEEV Textiles. Zij implementeerden snijbestendige materialen in het pak en integreerden tegelijkertijd onze aerodynamische bevindingen.’ WEEV Textiles gebruikte niet alleen hun expertise op het gebied van snijbestendige materialen uit andere industrieën, zoals de glasindustrie, maar ontwikkelde ook speciale garens specifiek voor het pak van Annelous. ‘Door deze innovatieve benadering konden we een pak creëren dat zowel de hoogste snijbescherming biedt als optimale aerodynamica,’ gaat Terra verder. ‘Om het pak aerodynamischer te maken, hebben we de juiste stoffen op de juiste plekken aangebracht. Een gladde stof is niet altijd het beste voor een lage luchtweerstand; soms werkt een ruwe stof of een geribbeld patroon beter. Dit hebben we getest op een mannequin in windtunnels. Hieruit bleek dat een geribbelde stof op de armen zeer effectief is, aangezien haar armen vrij ver uit elkaar staan. Voor haar benen geldt dit niet, omdat die dicht bij elkaar staan. Het voorste been profiteert wel van de verlaging in luchtweerstand, maar het achterste been vangt meer wind, waardoor de totale luchtweerstand toeneemt. Daarom is er alleen gladde, snijveilige stof gebruikt voor haar benen. Ook over haar armen is deze stof aangebracht, maar over een ribbelstof heen. We weten uit de wielren- en schaatswereld dat twee lagen stof over elkaar heen de luchtweerstand kunnen verlagen. De enige uitdaging is nog de bib, het shirt met haar nummer erop, dat door de organisatie wordt verstrekt. Als dit niet goed aansluit, kan dat de luchtweerstand met wel 10% verhogen, zoals we in de windtunnel hebben getest. Gelukkig mag ze het shirt op maat maken om dit probleem te voorkomen.’
3D-testmodellen
Om testen te doen, heeft de TU 3D-modellen van Tom Dumoulin gemaakt. ‘Dat doen we met antropometrie en 3D-scanning’, legt Toon Huysmans uit, assistent professor bij Industrial Design Engineering op de TU Delft. ‘We maken een kopie van zijn lichaam, daarvoor gebruiken we een handscanner die onmiddellijk driedimensionale beelden op het computerscherm laat zien waar de scan mee verbonden is. Dat hebben we ook van bijvoorbeeld skeletonster Kimberley Bos. We scannen sporters in, met bijvoorbeeld hun slee zoals Kimberley. Dit scannen gaat vrij eenvoudig en best snel. Daarna kunnen we het model zowel virtueel als in het echt gebruiken. Daarvoor printen we delen van het lichaam in 3D en dan kunnen we de modellen frezen of aan elkaar lijmen. Met de virtuele modellen kunnen we virtuele testen doen, zoals windtunnels en andere simulaties.’ Ook ontdekte TU Delft een manier om luchtstromen te zien en de luchtweerstand te kunnen meten door een lichtgevend vlak heen te fietsen of te schaatsen waarbij de lucht is gevuld met heliumbellen. Die bellen worden belicht met een laser en high-speed camera’s maken heel snel foto’s, wat de exacte luchtstroom in kaart brengt.
