Sportinnovator

De zitski is een van de winnende projecten van de Prestatiecall wintersporten - innovatie voor goud: een subsidieronde van Sportinnovator en TeamNL gericht op innovatie bij wintersporten. Het eindresultaat? Een op maat gemaakte, afneembare kap van flexibel 3D-geprint kunststof voor beide sporters. Door het demontabele ontwerp kan de kap makkelijk worden meegenomen in de skilift en boven op de berg worden gemonteerd. De aerodynamische kap is het product van een unieke samenwerking tussen TU Delft, TeamNL Sport Science Centre, adviesbureau Actiflow en Roel van der Hooft Engineering.  

Wouter Terra leidde het zitski-project. Hij is onderzoeker sportaerodynamica bij TU Delft en officieel TeamNL expert aerodynamica bij NOC*NSF.: “Het feit dat zo'n functie bij NOC*NSF überhaupt bestaat, helpt dit soort projecten succesvol te worden. Want je moet kennis hebben van hoe zo'n zitski werkt. En weten wat je op aerodynamisch gebied wilt veranderen om sporters sneller te maken. Omdat ik in mijn functie ingebed ben in de topsport, maar ook werk bij de universiteit, kan die overdracht van kennis goed plaatsvinden.”

“Je hebt een klein beetje wrijving met de sneeuw als skiër, maar het grootste deel van de kracht die jou tegenwerkt is luchtweerstand, 80 procent ongeveer”, legt Terra uit. En dat is in het geval van een zitskiër niet anders dan bij een valide skiër. Toch is er in de paralympische sport meer ruimte voor innovatie: “Bij valide skiërs kun je behalve de houding weinig veranderen om aerodynamica te beïnvloeden, vanwege de vele strenge regels voor ski’s en kleding. Bij zitskiën daarentegen heb je als aerodynamica- expert veel meer mogelijkheden om de luchtweerstand te verlagen.”

In aanloop naar de vorige Winterspelen in Beijing werd al aan die aerodynamica gewerkt. Samen met Terra en de skibond, stond sportingenieur Roel van der Hooft (Roel van der Hooft Sport Engineering) destijds aan de wieg van deze aerodynamische kap. Van der Hooft: “Ik deed een aerodynamicaproject met dezelfde zitskiërs, waarvoor we toen een innovatie aan de buikzijde ontwikkelden. We ontdekten dat er nog veel meer potentie zat in optimalisatie van de achterkant van de zitski.”

Maar hoe begin je aan zo’n innovatie? Het proces startte met het gedetailleerd inscannen van beide sporters bij de TU Delft. Een taak weggelegd voor Toon Huysmans, universitair docent bij Industrieel Ontwerpen, TU Delft (Departement Human-Centered Design). “Voor dit project werkten we in ons Human Factors Lab, waar we een 4D-scanner gebruikten om de beide sporters – inclusief zitski – rond te draaien en langs alle hoeken goed in beeld te brengen. Voor de fijne mechaniek aan de onderkant van de ski gebruikten we een handheld scanner.” Met de scans gecombineerd maakte het team van Huysmans een digital twin, een digitaal model van de sporters en hun zitski, die moest dienen voor toekomstige, ultra-gepersonaliseerde computersimulaties en -ontwerpen.

Actiflow, een adviesbureau gespecialiseerd in aerodynamica en spin-off van TU Delft – voerde deze simulaties en bijbehorende berekeningen uit. Directeur Eric Terry: “We voerden de digitale modellen in onze virtuele windtunnel in en gingen vervolgens testen en rekenen met verschillende vormen van de kap. Volgens onze rekenroosters zou het uiteindelijke ontwerp van de kap de luchtweerstand met acht procent moeten kunnen reduceren.” 

Voordat een werkbaar prototype gemaakt kon worden, vertaalde designstudent Brian Holtkamp in zijn afstudeerproject de aerodynamische basisvorm naar een product dat voldeed aan vele praktische eisen: veiligheid bij crashes, flexibiliteit om te kunnen kreuken en deuken, maar tegelijk robuust genoeg om zijn vorm te behouden en niet meteen kapot te gaan. Ook moest de kap makkelijk te monteren en demonteren zijn. 

Op basis van de bevindingen van Actiflow, input van de coaches en sporters en conclusies van Holtkamp ging sportingenieur van der Hooft aan de slag met het produceren van de eerste testkappen. Intussen bouwden Terra en Huysmans mannequins, fysieke replica’s van de sporters. Met de testkappen en de mannequins kon vervolgens in de windtunnel van de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van TU Delft geëxperimenteerd worden.  

De nieuwe kuipdelen werkten perfect in de windtunnel, maar hoe deze zich zouden houden in de praktijk, op de piste in de sneeuw, moest blijken uit praktijktesten. De definitieve proef vond plaats op de Italiaanse piste, waar de sporters voor het eerst de 3D-geprinte kappen van flexibel kunststof in actie brachten. Bij de eerste bochten hapte de kap sneeuw als een ijsschep, en het extra gewicht van de kap duwde de sporters naar buiten. “Toen ben ik letterlijk op de piste met een broodmes in de kap gaan snijden om de binnenkant uit te hollen”, vertelt Van der Hooft lachend. Met ducttape en een mes werden ter plekke aanpassingen gemaakt. 

Om het schep-effect te voorkomen, maakte van der Hooft de zijkanten van de kap smaller. Ook de dikte van het materiaal kon na de praktijktest geoptimaliseerd worden: “Toen we op de piste letterlijk die hele binnenstructuur wegsneden, ontdekten we met een camera op de rug van de atleet dat er ondanks de wind en trillingen helemaal geen beweging in zat, ook al was het maar zo’n dunne buitenkant. Dat soort bevindingen haal je niet uit een simulatie of een windtunnel.” Terug in de windtunnel van TU Delft bevestigden verdere testen dat de nodige praktische aanpassingen weinig schade hadden aangericht en we dus op de goede weg zaten.

Voor alle betrokkenen was dit meer dan alleen een technisch project. Terry: “Bij Actiflow visualiseren we luchtstromen en ontwerpen we vooral aerodynamische producten voor de bouw en industrie. Maar ook aan dit soort bijzondere sportprojecten werken onze mensen heel graag, want iedereen vindt sport leuk.” 

Daarnaast merkt hij op dat budgetten en sponsoring een stuk beperkter zijn binnen de paralympische wereld. “Dus het is mooi dat we hiermee ook een maatschappelijk belang dienen.”

Van der Hooft voelt zich bijzonder verbonden met de paralympische wereld: “Het is een fijn team om mee te werken”, vertelt hij. “De sporters en coaches staan echt open voor innovatie. In de Olympische sport heb je grote merken die de ontwikkeling doen, maar in de Paralympische wereld werk je op een heel ander niveau. Dat biedt juist kansen: met een beperkt budget kun je grote impact maken. Bij wielrennen is één procent luchtweerstandsreductie al megaveel, wij haalden bijna tien procent. Die grote impact en het werken met zulke gepassioneerde mensen - dat maakt het zo leuk.” Terra benadrukt de motivatie die hoort bij de topsport: “Iedereen is gefocust op de prestatie. Daardoor wordt er het onderste uit de kan gehaald.”

De samenwerking tussen alle partijen bleek cruciaal voor het succes. “Je hebt aan de ene kant de kennis van aerodynamica nodig, maar als je uiteindelijk niet een fysiek product kan maken zoals Roel heeft gedaan, wat moet je dan in de praktijk?” benadrukt Terra. Ook Huysmans is trots op de samenwerking: “In een relatief korte tijd – slechts anderhalf jaar– hebben we een ontwerp gebouwd, getest in de sneeuw en vervolgens flink geïtereerd naar een innovatie die onze sporters een uniek voordeel geeft In Milaan Cortina 2026. Dat vind ik een pluim voor het consortium.”

Wat die acht procent betekent qua tijdswinst in seconden? “Het verschil in tijd op een afdaling van een minuut is ongeveer één seconde”, vertelt Terra. “Met de kap zijn de zitskieërs dus ongeveer een seconde sneller op de snelheidsonderdelen, de Afdaling en de SuperG. Zitskiër Niels geeft aan dat hij tijdens de afdaling voelt dat hij er harder door gaat. Dat is super om te horen. Het feit dat er vanuit de technologie met een heel project extra aandacht wordt besteed aan hun medailleambitie, kan ook aan zelfvertrouwen bijdragen. Ik hoop dat ze winnen.”