Kurio 3D schneidert mit Hilfe Artec 3D-Scanning Kompressionsleggings für Stars der Premier League

Dr. Jack Ashby von der Nottingham Trent University scannt eine Testperson mit Artec Leo

Wenn Sie jemals unter geschwollenen Gliedmaßen gelitten haben, Probleme mit der Durchblutung des Unterkörpers hatten oder auch einfach einmal eine Apotheke besucht haben, so haben Sie wahrscheinlich schon von Kompressionsleggings gehört.

Diese eng anliegenden, dehnbaren Kleidungsstücke sind so konzipiert, dass sie sanft Druck auf Ihre Beine und Knöchel ausüben, um Schwellungen, Müdigkeit und das Fortschreiten von Venenerkrankungen zu verhindern. Aber da man sie bereits in Geschäften auf der ganzen Welt kaufen kann, ist das Problem doch gelöst, oder?

Nicht unbedingt, meint Kurio 3D, ein auf Sportbekleidung spezialisiertes Unternehmen, das Kompressionsleggings für mehr als 4.000 Athleten maßgefertigt hat, darunter für Fußballer der englischen Premier League und der Championships sowie Spielerinnen mehrerer Frauen-Nationalmannschaften.

Ashby verarbeitet 3D-Scandaten auf Artec Studio

Laut Kurio 3D können handelsübliche Produkte derzeit nur anhand von Größe und Gewicht angepasst werden. Da es aber „zwischen den verschiedenen Anatomien große Unterschiede gibt“, so das Unternehmen, „sagt dies nichts über die Größe der Beine einer Person aus“. Bis zur Einführung des 3D-Scannens bestand auf dem Markt eine Lücke für wirklich maßgeschneiderte Sportleggings.

„Einige Fußballer sind groß und sehr stämmig. Aber man könnte einen anderen Spieler nehmen, der die gleiche Größe hat und körperlich eher für lange Läufe gebaut ist. Die Maße der Beine werden völlig unterschiedlich sein“, sagt das Kurio 3D-Team. „Dann gibt es gut gebaute Fußballer. Ein durchschnittlicher Mensch hat nicht solche Waden wie diese Sportler! Weil sie massive Waden haben, haben sie auch große Oberschenkelmuskeln und Kniesehnen.“

„Derzeit kann man keine maßgeschneiderten Kompressionsleggings für Sportler von der Stange kaufen – das ist unmöglich, die gibt es nicht.“

Maßanfertigung auf neuem Niveau

Der Direktor von Kurio 3D wurde mit einer rechten Wade geboren, die kleiner als die linke ist, und hat daher aus erster Hand Erfahrung mit schlecht sitzenden Kompressionsleggings. In seinem Fall bot die eine Leggings eine gewisse Kompression, die andere jedoch überhaupt keine. Da ihm sein Vater, ein Schneider, beigebracht hatte, mit dem Maßband zu arbeiten, machte er sich daran, eine eigene Methode zur Anpassung von Leggings zu entwickeln.

Seine anfänglichen Bemühungen erwiesen sich jedoch als mühsam und erforderten die manuelle Vermessung von 34 Beinen. Auf der Suche nach einer Möglichkeit, diesen Ablauf zu automatisieren, wandte er sich später an Alex Chung, einen Marketing Manager bei Artec Ambassador Central Scanning. Chung half ihm, einen Scanner zu finden, der in Bezug auf Nutzerfreundlichkeit und Genauigkeit den Anforderungen von Kurio 3D entsprach: Artec Eva.

Zunächst diente Eva dazu, im Unternehmen die Abmessungsarbeiten zu rationalisieren und zu digitalisieren. Der leichte, kompakte und nutzerfreundliche 3D-Scanner kann mittelgroße Objekte wie den menschlichen Körper in hohem Tempo vermessen und wird schon länger für medizinische Anwendungen eingesetzt.

Es wurde jedoch bald klar, dass eine größere Flexibilität erforderlich würde, um die Passform von Strümpfen zu optimieren. Um dieses Ziel zu erreichen, experimentierte das Team von Kurio 3D mit der Verlängerung des Kabels seiner Eva und dem Einbau eines 3,5-Zoll-Displays eines Drittanbieters, um rudimentäre Echtzeit-Tracking-Funktionen zu erhalten.

Nicht lange danach krempelte Artec 3D die Scan-Welt noch einmal um, indem es einen komplett kabellosen Scanner auf den Markt brachte: Artec Leo. Den Umstieg auf das schnelle, KI-gesteuerte Gerät hat das Team von Kurio 3D nie bereut und ist nun besser denn je in der Lage, 3D-Scans auf Abruf an entfernten Standorten einzusetzen und die Gliedmaßen von Sportlern aus allen möglichen Blickwinkeln zu erfassen.

Ashby nutzt das in den Artec Leo eingebaute Display, um die vollständige Körpererfassung in Echtzeit zu beobachten

„Als ich das Kabel verlängerte und ein Display anbrachte, wollte ich mir im Grunde einen Leo bauen, um nicht mit einem Laptop herumlaufen zu müssen“, sagt der Direktor von Kurio 3D. „Aber dann brachte Artec 3D den Leo auf den Markt, und er erleichterte mir die Arbeit sehr, weil er kabellos ist und einen Bildschirm hat. Früher brauchte ich 15-20 Minuten, um ein Paar Beine manuell zu vermessen, wobei ich ständig auf den Knien war und mich bücken musste. Jetzt sind es nur noch anderthalb Minuten - das war's.“

„Wir haben uns mit Alex in Verbindung gesetzt, und so hat sich das Ganze ergeben. Es ging nur darum, den Scanner zu finden, der uns die erforderliche Genauigkeit bietet – das war für uns das Wichtigste.“

Die „Spezialsauce“ von Kurio 3D

Auf diese Weise hat Kurio 3D seine Abmessungsverfahren modernisiert. Doch der Erfolg des Unternehmens ist nicht nur modernster Hardware zu verdanken. Nachdem das Unternehmen herausgefunden hatte, dass Leo die Extremitäten von Sportlern mit einer Genauigkeit von bis zu 0,1 mm erfassen kann, musste es noch einen Weg finden, die Daten in direkt anwendbare Messungen umzuwandeln.

An dieser Stelle kam ein enger Freund und Dozent der Nottingham Trent University, Dr. Martin Lewis, ins Spiel. Er ist Mathematikgenie, Programmierer und Biomechaniker in einer Person und soll maßgeblich an der Entwicklung eines Algorithmus auf der Programmierplattform MATLAB beteiligt, der Scanbereiche als .csv-Dateien (Tabellenkalkulationen) mit Messwerten exportiert, gewesen sein.

Dieser Algorithmus, den Chung als die „Spezialsauce“ von Kurio 3D bezeichnet, funktioniert, indem er Scan-Querschnitte in etwas umwandelt, das als „Cut-and-Map-Code“ gelesen werden kann. Praktischerweise kann der erste Schritt dieses Prozesses in Artec Studio durchgeführt werden, wobei die Werkzeuge zum Füllen von Querschnittslöchern und zum Entfernen von Ausreißern sowie die breite Kompatibilität der Exportformate genutzt werden.

Sobald die Polygonnetze die globale Registrierung, den Export und die Verarbeitung durch den Algorithmus des Unternehmens durchlaufen haben, werden sie in ein kundenspezifisches Produkt umgewandelt, das direkt in die Fertigung gehen kann.

Kurio 3D sagt, das Verfahren liefere „eine viel bessere Genauigkeit und Qualität des Musters“ als bisher, und vom Scan bis zum fertigen Produkt dauere es nur 30 Minuten.

„Das ist viel schneller als das Zeichnen des Musters. Unsere firmeneigene Software identifiziert tatsächlich jeden Millimeter des Beinumfangs. Davon verarbeiten wir wirklich jeden Zehntelmillimeter. Dann wird das auf ein flaches Muster gelegt“, fügt der Direktor von Kurio 3D hinzu. „Mit anderen Worten: Es wird das Muster direkt am Bein erstellt. Aus unserer Sicht ist das enorm.“

„Wir können eine Mannschaft von 25 Personen in weniger als einer Stunde scannen. Manuell wäre ich nicht in der Lage, eine ganze Mannschaft abzumessen!“

Ein mit Artec Leo aufgenommener Scan beider Beine wird mit Artec Studio verarbeitet

Das Unternehmen hat nicht nur Ausrüstung für Spitzenfußballer entwickelt, sondern auch mit vielen anderen Sportlern zusammengearbeitet, von Kricketspielern bis zu Basketballern. Aber nachdem es bewiesen hat, dass es Kompressionsleggings herstellen kann, die Standardprodukte etablierter Marken übertreffen, will es noch lange nicht nachlassen.

Stattdessen sagt das Team, dass es sich weiterhin für das 3D-Scannen einsetzt, da es der Weg in die Zukunft weist, und gleichzeitig nach Möglichkeiten sucht, das Ganzkörperscannen zu optimieren und neue Möglichkeiten zu entdecken.

Einstieg in das medizinische 3D-Scannen

Um sicherzustellen, dass seine Produkte so hochwertig sind wie beworben, hat Kurio 3D mit Akademikern wie Dr. Jack Ashby, einem Dozenten für Sportphysiologie an der Nottingham Trent University, zusammengearbeitet. Seit der Durchführung der ersten Leistungsvalidierungstests der Strümpfe setzte Ashby die Zusammenarbeit mit Kurio 3D fort und erforschte gleichzeitig das klinische und sportliche Potenzial des Scannens mit Artec 3D.

Insbesondere mit Hilfe von Leo begann Nottingham Trent, Möglichkeiten zur Behandlung von Krankheiten wie Lymphödemen zu untersuchen. Da eines der Hauptsymptome dieser Krankheit das Anschwellen des Körpers ist, könnte die Ermittlung der Schwellungsrate mit 3D-Scans bei der Behandlung der Krankheit helfen und gleichzeitig für die Krankenhäuser Vorteile in Sachen Kosten, Sicherheit und Geschwindigkeit bringen.

„Bestehende Bildgebungstechnologien sind sehr teuer. Wenn man alle paar Wochen MRTs durchführen will, werden die Kosten zu einem Problem"´“, erklärt Ashby. Häufig wird auch die Wasserverdrängung als Methode zur Messung des Beinvolumens verwendet. Das ist relativ einfach und kostengünstig, dauert aber jeweils etwa 20 Minuten.“

„Der Versuch, das Bein einer Person ohne Unterstützung ruhig zu halten, ist schwierig und kann den Messfehler erhöhen. Das 3D-Scannen bietet eine nicht-invasive und effiziente Lösung.“

Ashbys Forschungen haben gezeigt, dass 3D-Scans zuverlässigere Ergebnisse liefern als die Methode der Wasserverdrängung. Als er die Ergebnisse der Messungen mit 3D-Scannern an Ober- und Unterschenkeln mit denen verglich, die durch Wasserverdrängung gewonnen wurden, stellte er fest, dass das Scannen eine bessere resultative Zuverlässigkeit bot.

Wie sich herausstellte, lag die Wahrscheinlichkeit, dass die Messungen (entweder durch Verzerrungen oder Fehler) vom tatsächlichen Volumen eines Beins abweichen, bei 3-5 % - und damit durchweg niedriger als die 4-7 %, wie sie bei der Wasserverdrängung festgestellt wurden. Dieser Unterschied „hört sich zwar nicht groß an“, sagt Ashby, aber er bedeutet, „dass wir bei einer Volumenänderung von 5 % eines Beins zuversichtlicher sein können, dass der 3D-Scanner in der Lage ist, dies konsequent zu erkennen“.

Ashby ist daher der Meinung, dass „mehr Forschung in diesem Bereich erforderlich ist“. Er will sich auch weiterhin selbst mit dem Thema befassen, während Gesundheitseinrichtungen zuverlässige Technologien wie 3D-Scans zur Beurteilung des Beinvolumens in Betracht ziehen sollten.

„Es freut uns sehr, dass wir an den frühen Phasen von Kurio 3D als Forschungsprojekt mit der NTU im Jahr 2017 beteiligt waren und dann den Weg bis hin zur vollständigen Kommerzialisierung und den Erfolgen, die Kurio 3D jetzt mit Artec Leo und einigen hochkarätigen Kunden haben, begleiten konnten“, fügte Chung hinzu. „Wir hoffen, dass wir auch weiterhin Innovationspartner von Jack Ashby an der NTU sein werden, zumal er die Technologie noch in anderen bahnbrechenden Forschungsbereichen einsetzen möchte.“