Andare alle Paralimpiadi con un nuovo manubrio?
L'ETH Luca Hasler ha sviluppato un nuovo manubrio per la para-atleta Flurina Rigling. La ciclista lo utilizzerà, tra l'altro, per qualificarsi alle Paralimpiadi di Parigi del 2024.
La pista di ciclismo del Velodromo Tissot di Grenchen, Soletta, è lunga 250 metri. Le curve della pista, larga 7 metri e rivestita in abete rosso siberiano, salgono ripidamente verso l'alto. È circondata da 3.500 posti a sedere per gli spettatori, che in questa giornata sono rimasti vuoti. Tuttavia, non c'è silenzio, perché i forti ritmi dell'elettronica riempiono la sala fin dalle prime ore del mattino. Sola e concentrata, Flurina Rigling compie un giro dopo l'altro sulla sua bicicletta da corsa rossa. È un giorno speciale per la 26enne para-atleta svizzera, che soffre di disabilità alle mani e ai piedi: Sta provando per la prima volta il nuovo manubrio della sua bicicletta.
Luca Hasler è in piedi accanto alla pista e fissa i due schermi per il cronometraggio. Lo studente di ingegneria meccanica dell'ETH ha sviluppato il manubrio come parte della sua tesi di master. La parte in alluminio nero con le impugnature in plastica adattate alle mani di Rigling ha dominato la sua vita negli ultimi sei mesi. Ha trascorso innumerevoli ore a lavorarci insieme a Rigling. Ma rende davvero l'atleta più veloce? E il nuovo manubrio è anche sicuro e confortevole in condizioni di gara?
Ma prima uno sguardo al passato. L'ascesa di Flurina Rigling nel paraciclismo è stata fulminea. Anche se pedala regolarmente solo da tre anni, il suo curriculum è impressionante: Vice campionessa mondiale a cronometro, campionessa europea su strada e campionessa mondiale con un nuovo record del mondo su pista.
La ciclista zurighese, che attualmente frequenta la scuola di reclutamento sportivo di alto livello, ha ottenuto tutto questo con manubri tutt'altro che ideali: Rigling appoggiava la mano su un braccio a sbalzo largo circa 3 centimetri. Azionava i freni e le marce con il solo dito.
Non solo era scomodo, perché tutta la pressione è su un solo punto, ma portava anche a una postura e quindi a un'aerodinamica sfavorevoli. Questo può fare la differenza tra vincere e perdere. "Mi ero resa conto da tempo che avevo bisogno di un nuovo manubrio", dice Rigling. Solo che per molto tempo non ha saputo chi potesse aiutarla".
Una tesi di laurea speciale
Flurina Rigling ha finalmente trovato quello che cercava con Peter Wolf del Sensory-Motor Systems Lab dell'ETH di Zurigo. Egli ha indetto una gara d'appalto per la realizzazione di una tesi di laurea magistrale ed è riuscito a reclutare il ventiseienne Luca Hasler nella primavera del 2022. "L'argomento era perfetto per me, poiché sono interessato allo sviluppo di prodotti applicati e vado in bicicletta da corsa", ricorda Hasler. Ha sei mesi di tempo per sviluppare il nuovo manubrio.
Ma come si affronta un compito del genere? "Prima di tutto, ho cercato di capire il problema il più possibile e di mettermi nei panni di Flurina", spiega l'ETH. "Empatizzare" è il gergo tecnico del design thinking, il metodo con cui lavorano i collaboratori. Va a trovare Rigling nel giugno 2022 ai campionati svizzeri di Steinmaur, a Zurigo. La vede tenere il manubrio per la prima volta e capisce cosa è importante: "Poiché Flurina ha difficoltà a tenere il manubrio con un dito, ha bisogno di superfici di contatto personalizzate per le mani che le consentano di guidare la bicicletta in modo sicuro, confortevole e aerodinamico".
Trovare la forma giusta
Sulla base di queste informazioni, il manubrio sarebbe stato normalmente progettato, prodotto e testato al computer. Ma in questo caso non funziona, perché Hasler non sa ancora come dovrebbe essere la superficie di contatto per le mani di Rigling. Deve sviluppare un processo che gli consenta di definire, testare e ottimizzare questa superficie complessa nel modo più semplice, rapido ed economico possibile.
Lo studente di ingegneria meccanica ha trovato quello che cercava quando ha visitato la clinica di riabilitazione di Bellikon per parlare con il tecnico ortopedico di Rigling. Questi gli ha consigliato un materiale termoplastico che può essere modellato a una certa temperatura. Perfetto per modellare in modo approssimativo la struttura delle mani di Rigling.
Ma Hasler non può catturare i loro contorni sottili in questo modo. Per questo ha bisogno di un materiale più flessibile. Anche in questo caso, l'ETH si ispira alla tecnologia ortopedica e opta per un silicone da modellazione a polimerizzazione rapida, utilizzato anche per le protesi delle dita. Con questi due materiali e numerosi altri strumenti nel suo bagaglio, lo studente di ingegneria meccanica si dirige verso il ciclista in una calda giornata estiva.
Hedingen, nella fattoria della famiglia Rigling. Ovunque si guardi: Prati e boschi. È mattina presto quando Hasler e Rigling si mettono al lavoro. Il loro obiettivo: trovare la giusta superficie di contatto per il manubrio. Utilizzando la morbida termoplastica, che Hasler modella per adattarsi alle mani di Rigling, definisce innanzitutto la lunghezza e la larghezza del guscio dell'impugnatura. Quindi applica il silicone per lo stampaggio e fissa le parti alla bicicletta da corsa di Rigling con manubri di prova. Seduta sulla bicicletta, la para-atleta può ora premere le mani nel silicone. In questo modo è possibile modellarne la forma mentre si pedala. Viene creato il primo prototipo. Non sarà l'ultimo in questa giornata.
Fino a tarda notte, i due sperimentano diverse varianti finché, a piccoli passi, si avvicinano a una superficie di contatto con cui Rigling si sente a proprio agio. Questo metodo si chiama prototipazione rapida. Rigling è impressionato dalla sistematicità con cui Hasler procede: "Luca è stato un colpo di fortuna per me. Dopo quel giorno, ero sicura che avremmo lavorato bene insieme", ricorda.
Ma come fa Hasler a produrre questa forma unica? Tornato all'ETH, ha digitalizzato le due forme di maniglia con uno scanner 3D. Solo sullo schermo lo studente di ingegneria meccanica può prepararle per la produzione e testarle per diversi carichi mediante simulazioni. Ha anche sviluppato una costruzione per attaccare le superfici di contatto di nuova concezione al vecchio manubrio di Rigling. "Questo ha permesso a Flurina di testare le nuove parti mentre pedalava senza che dovessimo produrre l'intero manubrio con grandi spese".
Rigling e Hasler si scambiano regolarmente idee tra luglio e dicembre per ottimizzare la superficie di contatto e fissarla al manubrio in modo che la para-atleta sieda in bicicletta nel modo più aerodinamico possibile. Solo se l'atleta prova la nuova superficie di contatto nel maggior numero di situazioni possibili e fornisce un feedback costante all'ETH, quest'ultimo può ottimizzare il manubrio in base alle sue esigenze. Questo richiede tempo e molta pazienza. "Il fatto che andassimo d'accordo anche in privato ha reso estremamente facile questo continuo avanti e indietro tra feedback e personalizzazione", dice Hasler.
Paralimpiadi in vista
Se tutto il duro lavoro è stato ripagato si scoprirà alla fine sulla pista di gara. Dopo un'ora buona trascorsa nel Velodromo di Grenchen con il nuovo manubrio sulla bicicletta, Flurina Rigling taglia il traguardo esausta. Ha coperto la distanza il 6% più velocemente con lo stesso sforzo del giro di prova con il vecchio manubrio. "È una differenza enorme nel ciclismo e probabilmente si spiega con la posizione più compatta sulla bicicletta", afferma la para-atleta. Ma non è tutto: anche la pressione sulle mani è ora meglio distribuita, il che dovrebbe rendere la guida della bicicletta più confortevole e sicura.
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I nuovi manubri offrono, tra l'altro, maggiore comfort e sicurezza per Rigling. (Immagine: ETH di Zurigo / Daniel Winkler) -
Lo studente di ingegneria meccanica Luca Hasler ottimizza il manubrio tra due giri di prova. (Immagine: ETH di Zurigo / Daniel Winkler) -
Luca Hasler e Flurina Rigling sono diventati amici e continueranno a lavorare insieme in futuro. (Immagine: ETH di Zurigo / Daniel Winkler)
Luca Hasler è raggiante quando vede il risultato sullo schermo: "È bello vedere che tutto il lavoro è stato ripagato". Negli ultimi mesi lui e Rigling sono diventati amici. Vogliono continuare a lavorare insieme in futuro per personalizzare il manubrio della bici da cronometro di Rigling e sviluppare un nuovo sistema di idratazione. Il grande obiettivo di Rigling è qualificarsi per le Paralimpiadi del 2024 a Parigi. "Se mi qualificherò, Luca mi accompagnerà come assistente tecnico".
