3 Helmdesigns der nächsten Generation, die Gehirnerschütterungen in der NFL eindämmen könnten

Seit Jahrzehnten hat sich das Erscheinungsbild von Football-Helmen kaum verändert. Die Technologie in ihnen wird jedoch ständig verbessert, um das Spiel für Sportler sicherer zu machen. Nachdem die Zusammenhänge zwischen chronisch traumatischer Enzephalopathie (CTE) und Football-Kopfverletzungen klar wurden, wandte sich die NFL dem Helmdesign zu.

Im Jahr 2019 startete die NFL ihre Helm-Challenge , die Zuschüsse an Innovatoren vergeben würde, die Helme entwickelt haben, die die aktuellen Helme auf dem Spielfeld beim Schutz der Spieler vor Kopfverletzungen übertrafen. Die ersten Prototypen wurden im Juli 2021 eingereicht, und die Liga verbrachte Monate damit, sie im Labor einer Vielzahl von Missbräuchen auszusetzen, um zu sehen, wie sie sich halten.

Allein im Jahr 2021, zwischen der Vorsaison und der regulären Saison, verzeichnete die NFL 187 Gehirnerschütterungen. Doch das wollen die drei Gewinner der Helm-Challenge ändern. Kollide, Impressio und Xenith erhielten Stipendien für ihre innovativen Helme, die ausgeklügelte Technologie mit elegantem Design und Betonung auf Spielerkomfort kombinieren. Hier ist jeweils ein Überblick:

Kollides hyperpersonalisierter Kopfschutz

Das in Montreal ansässige Unternehmen Kollide entwarf seinen Prototyp völlig neu, ohne vorherige Erfahrung in der Herstellung von Fußballhelmen.

Kollide ist ein Konsortium aus vier verschiedenen Unternehmen, die sich vor dem Wettbewerb zusammengeschlossen haben. Kupol hat sich auf 3D-Druck spezialisiert. Numalogics arbeitete an virtuellen Tests und simulierte ursprünglich medizinische Implantate im Körper. ShapeShift lieferte eine Software, die das Produkt mithilfe eines 3D-Scans perfekt an die Spieler anpasste. Tactix war ein Unternehmen für Industriedesign, das zuvor an Sportgeräten gearbeitet hatte. Die vier Unternehmen arbeiteten mit den Forschern Éric Wagnac und Yvan Petit von der École de technologie supérieure zusammen.

„Durch den Zusammenschluss unserer vier Unternehmen haben wir erkannt, dass es Potenzial gibt, Strukturen zu entwickeln, die den Schutz von Athleten verbessern“, sagte Franck Le Navéaux, Forschungskoordinator von Kollide, der dem Team als Teil von Numalogics beigetreten ist.

Le Navéaux war vor seiner Karriere als Medizintechniker Profiboxer, daher wusste er aus erster Hand, wie wichtig es ist, Athleten vor Gehirnerschütterungen zu schützen.

„Ich weiß, was es heißt, eine Gehirnerschütterung zu haben“, sagte Le Navéaux. „Ich interessiere mich nicht so für Fußball – ich komme aus Frankreich, wir haben Rugby – aber ich habe wirklich etwas mit dem Schutz der Athleten zu tun, und auf persönlicher Ebene habe ich dem Projekt zugestimmt.“

Kollides Ansatz bestand darin, den Helm als Medizinprodukt zu betrachten. Das Innenfutter des Helms besteht aus 95 3D-gedruckten Pads in einer Netzstruktur. Die Pads haben auch eine Mesh-Innenseite, die Energie von Stößen absorbiert und umleitet. Jeder Bereich des Helms ist für die Art des Aufpralls optimiert, der dort am wahrscheinlichsten auftritt, und Kollide kann 3D-Scans verwenden, um den Innenschuh an die Köpfe der Spieler anzupassen.

Bei der Entwicklung des Helms führte Kollide Simulationen durch, die die verschiedenen Designs virtuell testeten. Die Tests waren schnell und machten die Herstellung mehrerer Prototypen überflüssig, was die Kosten senkte. Dies spielte während COVID-19 eine wesentliche Rolle, als sich das Team mit Fragen der sozialen Distanzierung und Verzögerungen in der Lieferkette befasste.

Beim Testen des Helms traf sich Kollide mit Spielern der Canadian Football League, um Feedback zu seinem Design zu erhalten.

„NFL-Couture ist ziemlich spezifisch“, bemerkte Le Navéaux. „Es gibt ein Vermächtnis. [Die Leute] wissen, wie ein Fußballspieler aussehen sollte, und neigen dazu, diesem Stil zu folgen.“

Die NFL verlieh Kollide 550.000 US-Dollar, die größte Summe aller drei Unternehmen im Wettbewerb.

Die melonensparenden Molekularkristalle von Impressio

Impressio, ein in Denver ansässiges Startup, erhielt von der NFL 454.000 US-Dollar für seine Arbeit mit Flüssigkristall-Elastomeren in Helmen zur Vermeidung von Gehirnerschütterungen.

Flüssigkristallelastomere bilden ein gummiartiges Material, das Energie absorbiert und abführt. Die Elastomere imitieren Gewebe im Körper, wie Knorpel oder Muskel. Impressio konzentrierte sich zunächst auf medizinische Anwendungen der Elastomere und brachte sie im Körperinneren an, um Stöße oder Stöße auf Gelenke abzuleiten.

Chris Yakacki, Mitbegründer des Unternehmens, ist außerdem außerordentlicher Professor an der Fakultät für Maschinenbau der University of Colorado Denver und arbeitet seit Jahren mit Flüssigkristall-Elastomeren.

„Wir haben einen großartigen Schock- und Aufprallableiter“, sagte Yakacki in einem NFL-Video . „Warum versuchen wir es nicht als Kopfschutz?“

Die äußere Hülle von Impressios Helm sieht konventionell aus, aber im Inneren schützt die Technologie die Spieler vor Gehirnerschütterungen. Die Innenseite ist mit einer 3D-gedruckten Gitterstruktur aus Säulen mit Flüssigkristall-Elastomeren im Inneren ausgekleidet, sodass die Säulen im Falle eines Aufpralls knicken und die Elastomere die Energie absorbieren.

„Wir haben dieses Material, das sehr weich, sehr bequem ist und sich Ihrem Kopf anpassen kann“, sagte Yakacki dem Denver Channel . „Aber wenn sie getroffen werden, drehen sich all diese kleinen Molekülkristalle, geben die Energie ab und dämpfen die Beschleunigungen, die der Träger erfährt.“

Xeniths Sicherheitsstapel mit variabler Steifigkeit

Das in Detroit ansässige Unternehmen Xenith, das bei der Helm-Challenge mit 496.500 US-Dollar ausgezeichnet wurde, war das einzige der drei Unternehmen, das zuvor Football-Helme herstellte. Xenith koordinierte die Entwicklung mit RHEON Labs in London, BASF 3DP Solutions in Deutschland und der University of Waterloo in Kanada.

Xenith hatte bereits eine langjährige Beziehung zur NFL, und in den Umkleideräumen fragten sie die Spieler, was sie an einem Helm schätzen. Viele der Athleten gaben an, dass sie Verbesserungen in der Passform wünschen. Das Unternehmen nahm auch Feedback aus seinen Partnerschaften mit D1- und D2-Universitäten sowie Highschool-Fußballmannschaften.

„Im Wesentlichen wollen wir einen Helm herstellen, der auf allen Spielniveaus auf dem Spielfeld eingesetzt werden kann“, sagte Ron Jadischke, Chefingenieur von Xenith.

Der Helm, den Xenith derzeit auf dem Feld hat, der Xenith Shadow XR, bot dem Unternehmen eine Plattform, auf der es aufbauen konnte, um den Prototyp für die Helm-Challenge zu entwickeln.

Xenith näherte sich dem Helm auf Systemebene, erklärte Jadischke gegenüber Digital Trends, „nicht nur eine Komponente betrachten, sondern einen Stapel von Komponenten aufbauen, die ihn zum leistungsstärksten Helm auf dem Markt machen.“

Der Helm besteht aus einer Schale mit variabler Steifigkeit, einem 3D-gedruckten Gitterfutter, das in Zusammenarbeit mit BASF hergestellt wurde, geometrischen RHEON-Energiekontrollstrukturen und Kinetix-Schaumstoffeinsätzen.

Die Technologie von RHEON, die zwischen dem Komfortfutter und der Schale verläuft, ist die Hauptkomponente des Helms, die die Spieler vor Stößen schützt. Das Material besteht aus reaktiven Polymeren, die sich je nach Art des Aufpralls unterschiedlich verhalten – bei niedriger Geschwindigkeit ist es weich und flexibel. Bei Stößen mit höherer Geschwindigkeit verstärkt sich das Material.

Xenith hat auch daran gearbeitet, ihre Helme anpassbar zu machen, um sie an alle Kopfformen und -größen anzupassen.

„Unser Ziel ist es, den leistungsstärksten Helm, der von Innovation und Forschung durchdrungen ist, so weit wie möglich auf den Markt zu bringen“, sagte Jadischke.