Una breve historia de la tecnología de los cascos de fútbol

La tecnología de los cascos de fútbol ha avanzado significativamente en los últimos cinco años. Esto se debe en gran parte a la salud y la seguridad de los jugadores de la NFL. Seguridad. En 2017, NFL Player Health & Safety lanzó un proyecto de 5 años de duración de 60 millones de dólares llamado Engineering Roadmap (1). El proyecto se desarrolló para mejorar la seguridad del juego mejorando el diseño de seguridad de los cascos de fútbol. La NFL & La Asociación de Jugadores de la NFL (NFLPA) creó una nueva metodología de prueba que evaluó el rendimiento del casco en condiciones de impacto que ocurren en los juegos de la NFL. La NFL & La NFLPA prueba cada casco bajo estas condiciones y clasifica los cascos según su desempeño en la prueba. El desempeño en la prueba se basa en qué tan bien el casco reduce el riesgo de conmoción cerebral en cada una de las condiciones de la prueba. El casco se califica en cada condición de prueba y las puntuaciones se suman para crear una puntuación única de rendimiento del casco. Estos resultados se publican en el sitio web de la NFL y en todos los vestidores de la NFL. Esta ha sido una motivación importante para que los fabricantes de cascos mejoren el rendimiento de sus cascos e implementen cambios en el diseño de los cascos de la NFL. Aunque cada fabricante de cascos tiene su propio enfoque único en cuanto a la tecnología y los avances de los cascos, hay algunos temas que son consistentes en el diseño de los nuevos cascos de fútbol: carcasas blandas, nuevos materiales de acolchado interior y personalización. Analizaré cada una de estas categorías de innovación dentro de los cascos de la NFL.

Los cascos de fútbol americano han tenido una capa exterior dura desde la década de 1970, cuando el Comité Operativo Nacional de Normalización de Equipos Deportivos (NOCSAE) creó su estándar para cascos de fútbol americano (2). Estos caparazones duros con una cantidad mínima de acolchado (media pulgada o menos) fueron eficaces para prevenir lesiones cerebrales graves y muertes. A medida que los jugadores crecían y eran más rápidos, el tamaño de los cascos se hizo más grande con más acolchado dentro de la carcasa dura. A finales de los años 1990 también empezamos a esperar más de nuestros cascos. Queríamos que redujeran el riesgo de conmociones cerebrales. Esto impulsó aún más que los cascos se hicieran más grandes con más materiales de acolchado y mejores materiales de acolchado. Esto ha creado cascos con una pulgada o más de materiales acolchados dentro de la carcasa. Esto proporciona espacio para que la capa exterior se deforme durante un impacto sin entrar en contacto con la cabeza del usuario. El acolchado adicional y la mayor rigidez de ese acolchado permiten que la carcasa dura se deforme y absorba fuerzas de impacto adicionales. La carcasa del casco puede actuar como un parachoques en un automóvil, aunque la carcasa del casco volverá a su estado original a diferencia de lo que podría hacer el parachoques. Todos los fabricantes de cascos han comenzado a fabricar carcasas para cascos que son más suaves que las tradicionales carcasas duras. Riddell introdujo un recorte en el área de la frente del casco Speedflex en 2014 y desde entonces ha agregado recortes en los lados y la parte trasera del casco Axiom lanzado en 2022. Estos crean secciones flexibles en la carcasa exterior del casco que se desvían en caso de impacto, absorbiendo energía. y regresar a su posición original. El casco Vicis Zero1 fue desarrollado con una carcasa deformable y lanzado en 2017. Ha sido creado para desviar, absorber energía y regresar independientemente de dónde se impacte. Estos son sólo un par de ejemplos de cómo las carcasas de los cascos se han vuelto más blandas en los últimos años.

También existe una solución de producto completamente diferente para suavizar las carcasas de los cascos: agregar acolchado en el exterior del casco. Se denominan complementos para casco porque son sistemas de acolchado universales que se pueden aplicar en el exterior de cualquier casco. Se pueden agregar al casco para brindar más protección. Estos se utilizan a menudo durante la práctica para reducir aún más el riesgo de lesiones fuera de competición. Uno de esos productos es el Guardian Cap NXT. Este producto fue ordenado por la NFL en 2022 durante el campo de entrenamiento para posiciones específicas de jugadores (OL, DL, LB, RB). La NFL y la NFLPA informaron una reducción significativa de las conmociones cerebrales en estas posiciones de jugadores durante el campo de entrenamiento. Aunque Guardian Cap NXT y otros complementos del casco no se pueden usar en los juegos, ofrecen una herramienta innovadora para reducir el riesgo de conmoción cerebral en la práctica.

Dentro de la calota del casco ha habido actualizaciones en el material de acolchado y la incorporación de nueva tecnología del casco. En este punto no es realmente exacto llamarlo material de relleno. Los cascos más antiguos tenían finas capas de material acolchado de espuma. Hoy en día, los cascos de fútbol tienen más material en el interior y ese material es un sistema diseñado de absorción de energía. Estos incluyen estructuras, materiales no newtonianos, cristales líquidos y más. Estos sistemas de absorción de energía están diseñados para funcionar en una amplia gama de condiciones de impacto. La realidad es que la mayoría de los impactos del casco son de baja velocidad y baja energía, por lo que el sistema de absorción de energía debe ser suave para absorber este tipo de impactos de manera efectiva. Sin embargo, en el fútbol se producen raros eventos de impacto de alta velocidad y alta energía y los jugadores también deben estar protegidos en estos eventos. El sistema de absorción de energía debe ser rígido para absorber una gran cantidad de energía en un volumen pequeño. Debido a esta necesidad de un material tanto blando como rígido, el interior de los cascos tiene sistemas que funcionan en todo este rango. En algunos casos ese sistema es una combinación de materiales. En otros cascos, el sistema utiliza materiales no newtonianos que son blandos a bajas velocidades y rígidos a altas velocidades. Estos materiales también se denominan materiales dependientes de la velocidad porque su rigidez depende de la velocidad a la que se cargan o impactan. Algunos cascos utilizan una estructura diseñada con secciones blandas y rígidas para que, a medida que la estructura se comprime, pueda ser efectiva en toda la gama de condiciones de impacto esperadas. Otro material novedoso que se está probando en cascos de fútbol son los elastómeros de cristal líquido. Impressio ha desarrollado esta tecnología para implantes médicos para absorber energía en las articulaciones humanas y ahora la está adaptando a un sistema de absorción de energía en cascos de fútbol. Este material es suave al tacto, pero cuando se impacta, los cristales dentro del material giran, se alinean y se vuelven rígidos. La rotación hacia adelante y hacia atrás requiere energía que se disipa de la energía del impacto.

Estos nuevos componentes del casco hacen que los cascos sean más seguros para todos los que juegan. La utilización de la carcasa para absorber energía y la adición de sistemas de absorción de energía que funcionan en un amplio rango han mejorado significativamente la eficacia del casco de fútbol. El siguiente avance importante que hemos visto en la industria es la mejora del ajuste del casco para garantizar que estas nuevas tecnologías sean más efectivas. Históricamente, los cascos se ajustaban a un jugador individual inflando una cámara de aire en el casco hasta que el acolchado se ajustaba cómodamente a la cabeza del usuario. Esta fue una solución eficaz para tener tamaños de casco limitados que se adaptaran a una amplia gama de jugadores. Desafortunadamente, la vejiga de aire ocupa espacio, pero no absorbe energía. Los fabricantes de cascos han desarrollado diferentes formas de reemplazar esa cámara de aire con algo que absorba energía y proporcione un excelente ajuste al usuario. La versión sencilla consiste en tener almohadillas de varios espesores. Las almohadillas se pueden cambiar para adaptarse al individuo. La versión más avanzada es un forro interior de casco personalizado. Riddell tiene cascos Precision-Fit que tienen revestimientos interiores personalizados para un jugador individual que se lanzaron en 2017. Esta tecnología está limitada a jugadores de élite en la NFL y programas universitarios de élite. El revestimiento se elabora recopilando un escaneo digital en 3D de la cabeza de un jugador. Luego encajaron esa forma de cabeza en un modelo 3D de la carcasa del casco. El espacio entre el escaneo 3D de la cabeza del jugador y el modelo 3D de la calota del casco define el volumen del material del revestimiento interior. Luego, este volumen se divide en secciones, y esas secciones se imprimen en 3D en sistemas estructurales de absorción de energía.

Aunque ya disponemos de cascos personalizados, también se está desarrollando otro tipo de personalización: cascos de posición específica. Actualmente todos los cascos están diseñados para jugadores de todas las posiciones. Entonces, un mariscal de campo usaría el mismo casco que usan sus linieros ofensivos. La NFL y otros grupos han realizado investigaciones exhaustivas sobre los tipos de impactos que reciben los jugadores en diferentes posiciones. Según esta investigación, sabemos que diferentes posiciones de jugadores experimentan diferentes tipos de impactos, en ubicación, gravedad y frecuencia. El próximo desarrollo en cascos de fútbol serán los cascos de posición específica. Vicis lanzó el casco modelo Trench diseñado para linieros (ofensivos y defensivos) en 2021. Es ampliamente conocido que estos jugadores tienen impactos en la cabeza de bajo nivel con una frecuencia mucho mayor que cualquier otra posición. Estos impactos suelen ocurrir en la línea de golpeo, cuando los jugadores de ambos lados de la línea se impactan entre sí. Esos impactos suelen ser en el área de la frente del casco. Vicis desarrolló el casco Trench para abordar estos frecuentes y conocidos impactos en la frente de baja energía agregando un absorbente de energía en la frente adaptado a estos impactos de baja energía. El siguiente casco específico para la posición podría ser un casco de mariscal de campo que tenga una almohadilla trasera más gruesa que otros cascos para hacer frente a los impactos de la cabeza al suelo cuando son capturados. Los linieros no reciben impactos en la parte posterior de sus cascos con mucha frecuencia, pero es uno de los lugares de impacto más comunes para los mariscales de campo. Estos cascos específicos para cada posición conducirán a una protección más eficaz para cada posición y para cada jugador.

Hay otra innovación en la tecnología moderna de los cascos de fútbol americano que impulsa todos los componentes que componen un casco moderno: el modelado por computadora. Vivimos en un mundo digital y las empresas llevan años utilizando modelos informáticos para desarrollar productos e innovar en las industrias automovilística y aeroespacial. Las nuevas innovaciones se pueden diseñar y construir virtualmente y luego probarlas también virtualmente. Esto ha acelerado el proceso de desarrollo y reducido los costos en la creación de nuevos productos e innovaciones. Hemos llegado a un punto en el que esa tecnología se ha vuelto asequible para equipos deportivos, incluidos los cascos de fútbol. Esto ha reducido la duración del desarrollo de 7 años a 3 años para una nueva tecnología típica de casco de fútbol. Los cascos, incluidas sus características innovadoras, se pueden crear y probar virtualmente. Una vez completado el diseño del casco digital, se puede colocar sobre un modelo digital de la cabeza humana. El modelo digital combinado del casco en la cabeza humana se puede probar virtualmente aplicando condiciones de impacto al modelo digital combinado. La forma en que el modelo digital combinado responde a las condiciones de impacto en el mundo digital define la capacidad del casco para proteger al usuario. El modelo de casco digital se puede retocar o modificar y volver a probar digitalmente. Esto proporciona una cantidad significativa de pruebas iterativas sin tener que crear herramientas costosas o prototipos de impresión 3D, lo que ahorra mucho tiempo y dinero en el proceso de desarrollo. Esta innovación digital en el diseño de cascos de fútbol ha impulsado la rápida innovación que hemos visto en los últimos cinco años en tecnología de cascos de fútbol y cascos de seguridad.

En SYZMIK, hemos desarrollado una innovadora tecnología de cascos blandos y cintas protectoras para la cabeza utilizando modelos y pruebas digitales. Con nuestra asociación con CORVID, probamos todos nuestros productos digitalmente en el modelo humano Caveman para determinar la eficacia de cada producto para reducir el riesgo de lesiones (3). A diferencia de otros modelos de cabezas de computadora, el modelo Caveman incluye todo el cuerpo humano, incluidos el tejido conectivo y los músculos. En nuestras condiciones de prueba, podemos tensar los músculos del cuello en el modelo Caveman antes del impacto para representar con precisión al ser humano en el mundo real. Estamos utilizando tecnología de punta para desarrollar y validar nuestros productos de cubierta blanda para garantizar que ofrezcan la mejor protección en diseños elegantes y de perfil bajo.

También estamos desarrollando un novedoso casco de fútbol americano rígido que implementará las innovaciones descritas anteriormente. El casco tendrá una capa exterior suave que puede absorber energía mientras se deforma y vuelve a su forma original. Sin embargo, esa capa exterior será diferente a cualquiera de los cascos de fútbol existentes. El casco de fútbol SYZMIK se dividirá en secciones. Estas secciones se moverán independientemente unas de otras y desde la calota interior del casco. Este diseño ha demostrado ser eficaz para reducir la energía rotacional en pruebas de laboratorio y modelos digitales. Reducir la energía de rotación es de gran importancia, porque las conmociones cerebrales son causadas principalmente por el movimiento de rotación. Los modelos digitales han demostrado que este diseño reduce significativamente el movimiento de rotación de la cabeza y el riesgo de conmoción cerebral en comparación con los cascos tradicionales. Además, las secciones de la capa exterior se pueden cambiar para crear un casco de posición específica basado en un único modelo de casco. El material de acolchado interior será un material novedoso que optimiza el rendimiento del impacto en una amplia gama de condiciones de impacto. Nuestro objetivo es tener el mejor rendimiento de impacto en el protocolo de prueba de casco NFL - NFLPA, mientras tenemos un diseño elegante y de bajo perfil. Un verdadero producto SYZMIK que mantiene el rendimiento y el diseño de élite incluidos en nuestros productos soft shell con lo último en tecnología y personalización de cascos de fútbol. Esté atento al lanzamiento de este producto en 2025.

1. https://www.nfl.com/playerhealthandsafety/equipment-and-innovation/engineering-technology/nfls-engineering-roadmap-driving-progress-toward-better-protective-equipment
2. https://nocsae.org/
3. https://www.corvidtec.com/caveman