La capa que absorbe el choque de un casco de bicicleta tiene una estructura geométrica que absorbe las fuerzas de choque mejor que los cascos de hoy. Crédito: Mohammad Hossein Zamani
Mediante el uso de nuevas formas geométricas en material que absorbe el shock, los investigadores de las universidades de Gotemburgo e Isfahan han desarrollado un casco de bicicleta que proporciona una mejor protección contra las lesiones en la cabeza. El material absorbe el shock al contraer bilateralmente.
El trabajo se publica en el International Journal of Solids and Structures.
Los cascos de bicicletas son importantes para proteger a los ciclistas de las lesiones en la cabeza, pero los diseños tradicionales tienen limitaciones en términos de absorción de impacto y ajuste.
Investigadores de la Universidad de Gotemburgo y la Universidad de Isfahan en Irán diseñaron un casco de bicicleta cuyo material que absorbe el choque utiliza lo que se llama metraestructuras auxéticas. El material está diseñado en patrones geométricos especiales que se comportan de manera diferente en condiciones de impacto en comparación con los revestimientos de espuma convencionales.
“Cuando se expone a la energía de un impacto, el material del revestimiento se contrae, y esto mejora la absorción de energía de impacto, lo que significa menores riesgos de lesiones a la cabeza de un ciclista en un accidente”, dice Mohsen Mirkhalaf, profesor asociado en la mecánica y la física de los materiales en la Universidad de Gothenburg.
La geometría es clave
El estudio de investigación, publicado en el International Journal of Solids and Structures, combina lo que se sabe sobre las metastructuras auxéticas con simulaciones por computadora y técnicas de optimización para desarrollar un casco de bicicleta más seguro.
La capa que absorbe el choque de un casco de bicicleta tiene una estructura geométrica que absorbe las fuerzas de choque mejor que los cascos de hoy. Crédito: Mohammad Hossein Zamani
“Utilizamos un método específico de optimización de diseño para identificar la mejor configuración geométrica posible para minimizar las fuerzas de bloqueo. La geometría de la estructura del material es un factor clave”, dice Mirkhalaf.
Finalmente, la capa protectora del nuevo casco se imprimió en una impresora 3D para la prueba. El material elegido era un plástico, un polímero hiperelástico, que puede sufrir deformaciones significativas y volver a su forma original. Las pruebas estándar en dos tipos diferentes de impactos contra el nuevo casco muestran que protege mejor la cabeza.
Se puede personalizar
“El conocimiento de las metraestructuras auxéticas que se expanden lateralmente cuando se estiran ha existido durante casi 40 años. Sin embargo, el desarrollo de diferentes metastructuras ha explotado debido a los avances en la tecnología de impresión 3D”, dice Mirkhalaf.
Ilustración cómo la estructura auxética absorbe el impacto. Crédito: Ali Rahimi-Lenji, Mohammad Heidari-Rarani
El nuevo diseño del casco no solo proporciona una mejor protección, sino que también es más ligera y el revestimiento auxético se puede personalizar a formas de cabeza individuales utilizando la impresión 3D. Eso es beneficioso para los atletas profesionales o las personas que tienen dificultades para encontrar un casco cómodo.
Esta investigación es un paso hacia un equipo de protección más inteligente, que eventualmente podría usarse no solo en el ciclismo sino también en otras áreas que requieren protección contra los impactos.
“Con un mayor desarrollo, esta tecnología podría conducir a una nueva generación de cascos de bicicletas que son más seguros, más cómodos y más personalizables. Aunque la tecnología de impresión 3D es actualmente más costosa que los revestimientos de espuma producidos en masa, se espera que los costos caigan a medida que la tecnología se vuelve más ampliamente utilizada.
“En el futuro, incluso puede ser posible tener cascos personalizados impresos a pedido, asegurando que cada jinete reciba la mejor protección posible”.
Más información: Mohammad Hossein Zamani et al, Diseño, optimización y fabricación aditiva de un casco de bicicleta innovador utilizando metraestructuras auxéticas, International Journal of Solids and Structures (2025). Doi: 10.1016/j.ijsolstr.2025.113240
Proporcionado por la Universidad de Gotemburgo
Cita: El nuevo diseño geométrico de material proporciona casco de bicicleta más seguro (2025, 25 de marzo) Recuperado el 25 de marzo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-03-geométrico-materia-safer-bicycle-helmet.html
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