Une brève histoire de la technologie des casques de football
La technologie des casques de football a considérablement progressé au cours des cinq dernières années. Cela est en grande partie dû à la santé et à la santé des joueurs de la NFL. Sécurité. En 2017, la santé et l'impact des joueurs de la NFL ont été évalués. Safety a lancé un projet de 60 millions de dollars sur 5 ans appelé Engineering Roadmap (1). Le projet a été développé pour améliorer la sécurité du jeu en améliorant la conception de la sécurité des casques de football. La NFL & La NFL Players Association (NFLPA) a créé une nouvelle méthodologie de test qui évalue les performances du casque dans les conditions d'impact qui se produisent lors des matchs de la NFL. La NFL & La NFLPA teste chaque casque dans ces conditions et classe les casques en fonction de leurs performances lors du test. La performance du test dépend de la manière dont le casque réduit le risque de commotion cérébrale dans chacune des conditions du test. Le casque est noté dans chaque condition de test, et les scores sont additionnés pour créer un seul score de performance du casque. Ces résultats sont affichés sur le site Internet de la NFL et dans tous les vestiaires de la NFL. Cela a été une motivation importante pour les fabricants de casques à améliorer les performances de leurs casques et à mettre en œuvre des modifications dans la conception des casques NFL. Bien que chaque fabricant de casques ait sa propre approche de la technologie et des avancées en matière de casques, certains thèmes sont cohérents dans la conception des nouveaux casques de football : coques souples, nouveaux matériaux de rembourrage intérieur et personnalisation. Je discuterai de chacune de ces catégories d'innovation dans les casques NFL.
Les casques de football ont une coque extérieure dure depuis les années 1970, lorsque le Comité national opérationnel de normalisation des équipements sportifs (NOCSAE) a créé sa norme pour les casques de football (2). Ces coques dures avec un minimum de rembourrage (un demi-pouce ou moins) étaient efficaces pour prévenir de graves lésions cérébrales et des décès. Au fur et à mesure que les joueurs devenaient plus grands et plus rapides, la taille des casques devenait plus grande avec plus de rembourrage à l'intérieur de la coque dure. À la fin des années 1990, nous avons également commencé à attendre davantage de nos casques. Nous voulions qu’ils réduisent le risque de commotions cérébrales. Cela a poussé les casques à devenir plus grands, avec plus de matériaux de rembourrage et de meilleurs matériaux de rembourrage. Cela a créé des casques avec un pouce ou plus de matériaux de rembourrage à l'intérieur de la coque. Cela permet à la coque extérieure de se déformer lors d'un impact sans entrer en contact avec la tête du porteur. Le rembourrage supplémentaire et la rigidité accrue de ce rembourrage permettent à la coque dure de se déformer et d'absorber des forces d'impact supplémentaires. La coque du casque peut agir comme un pare-chocs dans une voiture, bien que la coque du casque revienne à son état d'origine contrairement à votre pare-chocs. Les fabricants de casques ont tous commencé à fabriquer des coques de casque plus souples que les coques rigides traditionnelles. Riddell a introduit une découpe sur la zone frontale du casque Speedflex en 2014 et a depuis ajouté des découpes sur les côtés et à l'arrière du casque Axiom sorti en 2022. Celles-ci créent des sections flexibles dans la coque extérieure du casque qui dévient lors d'un impact, absorbant l'énergie, et revenir à leur position initiale. Le casque Vicis Zero1 a été développé avec une coque déformable et sorti en 2017. Il a été créé pour dévier, absorber l'énergie et revenir quel que soit l'endroit où il est impacté. Ce ne sont là que quelques exemples de la façon dont les coques de casques sont devenues plus souples au cours des dernières années.
Il existe également une toute autre solution produit pour assouplir les coques de casque : l’ajout de rembourrage à l’extérieur du casque. On les appelle des compléments de casque car ce sont des systèmes de rembourrage universels qui peuvent être appliqués à l’extérieur de n’importe quel casque. Ils peuvent être ajoutés au casque pour offrir plus de protection. Ceux-ci sont souvent utilisés pendant l’entraînement pour réduire davantage le risque de blessure en dehors de la compétition. L’un de ces produits est le Guardian Cap NXT. Ce produit a été mandaté par la NFL en 2022 lors du camp d'entraînement pour des postes spécifiques de joueurs (OL, DL, LB, RB). La NFL et la NFLPA ont signalé une réduction significative des commotions cérébrales pour ces postes de joueurs pendant le camp d'entraînement. Bien que le Guardian Cap NXT et d’autres modules complémentaires pour casque ne puissent pas être portés dans les jeux, ils offrent un outil innovant pour réduire le risque de commotion cérébrale dans la pratique.
À l'intérieur de la coque du casque, le matériau de rembourrage a été mis à jour et l'incorporation d'une nouvelle technologie de casque. À ce stade, il n’est pas vraiment exact de l’appeler matériau de rembourrage. Les casques plus anciens avaient de fines couches de rembourrage en mousse. Aujourd’hui, les casques de football contiennent davantage de matériaux et ce matériau est un système d’absorption d’énergie. Ceux-ci incluent des structures, des matériaux non newtoniens, des cristaux liquides, etc. Ces systèmes d'absorption d'énergie sont conçus pour fonctionner dans une large gamme de conditions d'impact. La réalité est que la plupart des impacts de casque se font à faible vitesse et à faible énergie, le système d'absorption d'énergie doit donc être souple pour absorber efficacement ces types d'impacts. Cependant, il existe de rares événements à haute vitesse et à haute énergie qui se produisent dans le football et les joueurs doivent également être protégés lors de ces événements. Le système d’absorption d’énergie doit être rigide pour absorber une grande quantité d’énergie dans un petit volume. En raison de ce besoin d’un matériau à la fois souple et rigide, l’intérieur des casques est doté de systèmes qui fonctionnent dans cette gamme. Dans certains cas, ce système est une combinaison de matériaux. Dans d'autres casques, le système utilise des matériaux non newtoniens qui sont souples à basse vitesse et rigides à vitesse élevée. Ces matériaux sont également appelés matériaux dépendants de la vitesse car leur rigidité dépend de la vitesse à laquelle ils sont chargés ou impactés. Certains casques utilisent une structure conçue avec des sections souples et rigides afin que, lorsque la structure est comprimée, elle puisse être efficace dans toute la gamme de conditions d'impact attendues. Un autre nouveau matériau actuellement testé dans les casques de football est celui des élastomères à cristaux liquides. Impressio a développé cette technologie pour que les implants médicaux absorbent l'énergie des articulations humaines et l'adaptent désormais à un système d'absorption d'énergie dans les casques de football. Ce matériau est doux au toucher, mais lorsqu'il est impacté, les cristaux à l'intérieur du matériau tournent, s'alignent et deviennent rigides. La rotation d'avant en arrière nécessite de l'énergie qui est dissipée à partir de l'énergie d'impact.
Ces nouveaux composants de casque rendent les casques plus sûrs pour tous ceux qui jouent. L'utilisation de la coque pour absorber l'énergie et l'ajout de systèmes d'absorption d'énergie qui fonctionnent sur une large plage ont considérablement amélioré l'efficacité du casque de football. La prochaine avancée importante que nous avons constatée dans l'industrie est l'amélioration de l'ajustement du casque pour garantir que ces nouvelles technologies sont les plus efficaces. Historiquement, les casques étaient adaptés à un joueur individuel en gonflant une poche à air dans le casque jusqu'à ce que le rembourrage soit bien ajusté à la tête du porteur. Il s’agissait d’une solution efficace pour limiter les tailles de casque et s’adapter à un large éventail de joueurs. Malheureusement, la poche à air prend de la place, mais elle n’absorbe pas d’énergie. Les fabricants de casques ont développé différentes façons de remplacer cette poche à air par quelque chose qui absorbe l’énergie et offre un ajustement idéal au porteur. La version simple consiste à avoir des coussinets de différentes épaisseurs. Les coussinets peuvent être modifiés pour s'adapter à l'individu. La version la plus avancée est une doublure de casque intérieure personnalisée. Riddell propose des casques Precision-Fit dotés de doublures intérieures personnalisées pour un joueur individuel, sortis en 2017. Cette technologie est limitée aux joueurs d'élite de la NFL et aux programmes universitaires d'élite. Le liner est réalisé à partir d'un scan numérique 3D de la tête d'un joueur. Ensuite, ils adaptent cette forme de tête dans un modèle 3D de la coque du casque. L'espace entre le scan 3D de la tête du joueur et le modèle 3D de la coque du casque définit le volume du matériau de la doublure intérieure. Ce volume est ensuite divisé en sections, et ces sections sont imprimées en 3D dans des systèmes structurels absorbant l'énergie.
Bien que nous ayons déjà des casques sur mesure, un autre type de personnalisation est également en cours de développement : les casques à position spécifique. Actuellement, tous les casques sont conçus pour les joueurs à toutes les positions. Ainsi, un quart-arrière porterait le même casque que ses joueurs de ligne offensive. La NFL et d’autres groupes ont effectué des recherches approfondies sur les types d’impacts que reçoivent les joueurs occupant différentes positions. Sur la base de ces recherches, nous savons que différentes positions de joueurs subissent différents types d’impacts, en termes de lieu, de gravité et de fréquence. Le prochain développement dans le domaine des casques de football concernera les casques spécifiques à une position. Vicis a lancé le casque modèle Trench conçu pour les joueurs de ligne (offensifs et défensifs) en 2021. Il est bien connu que ces joueurs subissent des impacts de tête de faible niveau à une fréquence beaucoup plus élevée que toute autre position. Ces impacts se produisent généralement sur la ligne de mêlée au moment où les joueurs de balle de chaque côté de la ligne s'impactent. Ces impacts concernent généralement la zone frontale du casque. Vicis a développé le casque Trench pour répondre à ces impacts frontaux fréquents à faible énergie en ajoutant un absorbeur d'énergie frontal adapté à ces impacts à faible énergie. Le casque spécifique à la prochaine position pourrait être un casque de quart-arrière doté d'un coussinet dorsal plus épais que les autres casques pour faire face aux impacts de la tête au sol lorsqu'ils sont limogés. Les monteurs de lignes ne subissent pas très souvent des impacts à l'arrière de leur casque, mais c'est l'un des endroits d'impact les plus courants pour les impacts de commotion cérébrale chez les quarts-arrières. Ces casques spécifiques à chaque poste conduiront à une protection plus efficace pour chaque poste et pour chaque joueur.
Il existe une autre innovation dans la technologie moderne des casques de football qui pilote tous les composants d’un casque moderne : la modélisation informatique. Nous vivons dans un monde numérique et les entreprises utilisent depuis des années des modèles informatiques pour développer des produits et innover dans les secteurs de l’automobile et de l’aérospatiale. Les nouvelles innovations peuvent être conçues et construites virtuellement, puis testées virtuellement. Cela a accéléré le processus de développement et réduit les coûts de création de nouveaux produits et d'innovations. Nous avons atteint un point où cette technologie est devenue accessible aux équipements sportifs, notamment aux casques de football. Cela a réduit la durée de développement de 7 ans à 3 ans pour une nouvelle technologie typique de casque de football. Les casques, dotés de fonctionnalités innovantes, peuvent être créés et testés virtuellement. Une fois la conception numérique du casque terminée, celui-ci peut être placé sur un modèle numérique de la tête humaine. Le modèle numérique combiné du casque sur la tête humaine peut être testé virtuellement en appliquant des conditions d'impact au modèle numérique combiné. La manière dont le modèle numérique combiné réagit aux conditions d'impact dans le monde numérique définit la capacité du casque à protéger celui qui le porte. Le modèle de casque numérique peut être peaufiné ou modifié et retesté numériquement. Cela permet une quantité importante de tests itératifs sans avoir à créer d’outils coûteux ou de prototypes d’impression 3D, ce qui permet d’économiser beaucoup de temps et d’argent dans le processus de développement. Cette innovation numérique dans la conception des casques de football a été à l'origine de l'innovation rapide que nous avons constatée au cours des 5 dernières années dans la technologie des casques de football et les casques de football de sécurité.
Chez SYZMIK, nous avons développé une technologie innovante de casques à coque souple et des bandeaux de protection à l'aide de modèles numériques et de tests. Grâce à notre partenariat avec CORVID, nous testons numériquement tous nos produits sur le modèle humain Caveman pour déterminer l'efficacité de chacun des produits dans la réduction du risque de blessure (3). Contrairement à d’autres modèles de têtes informatiques, le modèle Caveman inclut l’ensemble du corps humain, y compris les tissus conjonctifs et les muscles. Dans nos conditions de test, nous pouvons contracter les muscles du cou dans le modèle Caveman avant l'impact pour représenter avec précision l'humain dans le monde réel. Nous utilisons la technologie de pointe pour développer et valider nos produits à coque souple afin de garantir qu'ils offrent la meilleure protection dans des designs discrets et élégants.
Nous développons également un nouveau casque de football à coque rigide chez SYZMIK qui mettra en œuvre les innovations décrites ci-dessus. Le casque aura une coque extérieure souple qui pourra absorber l’énergie tout en se déformant et reprendre sa forme originale. Cependant, cette coque extérieure ne ressemblera à aucun des casques de football existants. Le casque de football SYZMIK sera divisé en sections. Ces sections se déplaceront indépendamment les unes des autres et de la coque intérieure du casque. Cette conception s'est avérée efficace pour réduire l'énergie de rotation lors des tests en laboratoire et des modèles numériques. La réduction de l’énergie de rotation est d’une grande importance, car les commotions cérébrales sont principalement causées par un mouvement de rotation. Des modèles numériques ont montré que cette conception réduit considérablement les mouvements de rotation de la tête et le risque de commotion cérébrale par rapport aux coques de casque traditionnelles. De plus, les sections de la coque extérieure peuvent être modifiées pour créer un casque spécifique à une position basée sur un seul modèle de casque. Le matériau de rembourrage intérieur sera un nouveau matériau qui optimise les performances d'impact sur une large gamme de conditions d'impact. Notre objectif est d'avoir les meilleures performances d'impact dans le protocole de test de casque NFL – NFLPA, tout en ayant un design discret et élégant. Un véritable produit SYZMIK qui maintient les performances et le design d'élite inclus dans nos produits à coque souple avec la dernière technologie et personnalisation des casques de football. Gardez un œil sur le lancement de ce produit en 2025.
- https://www.nfl.com/playerhealthandsafety/equipment-and-innovation/engineering-technology/nfls-engineering-roadmap-driving-progress-toward-better-protective-equipment
- https://nocsae.org/
- https://www.corvidtec.com/caveman
