Science et cyclisme se rencontrent dans un nouveau design de casque

Image d'un casque de vélo en coupe à révéler sous un filet vert.

Lorsque nous avons récemment eu un aperçu du développement de la technologie du vélo, les casques ont à peine été mentionnés. Ils sont fabriqués avec les mêmes matériaux depuis des décennies et la seule amélioration constatée à ce jour est une configuration de ventilation plus efficace. Cependant, le moment choisi pour la rédaction de cet article s’est avéré bénéfique, Trek étant venu quelques mois plus tard pour me dire que c’était le premier changement majeur apporté à la technologie des casques depuis des années.

Habituellement, de tels courriels ne sont guère plus que du marketing ou, sinon, tout est exclusif et on ne peut en parler. Dans ce cas, Trek avait promis que cette annonce reposait sur une analyse scientifique reposant sur des experts et que j'avais eu l'occasion de parler moi-même aux scientifiques. Quelques semaines plus tard, j'ai eu l'occasion d'essayer les casques et de rencontrer les scientifiques (même si j'avais à peine manqué l'occasion de serrer la main de la légende du cycliste Jens Voigt).

Que fait réellement un casque?

La réponse évidente est que les casques doivent protéger votre cerveau lorsque votre tête subit un impact. La réponse plus détaillée, cependant, nécessite un peu de physique. À un niveau simple, un impact crée une force qui, si rien ne vous protège, est transmise directement à votre crâne. Le travail d'un casque est de dissiper ce pouvoir. Si un casque pouvait être de n'importe quelle taille ou poids, ce ne serait pas un problème. Cependant, les cyclistes sont réputés être difficiles en ce qui concerne le poids et l'aérodynamisme de leurs équipements, ce qui signifie qu'un casque doit effectuer toute la redirection de sa puissance sur le moins d'espace possible avec des matériaux légers.

Compte tenu de cette limitation, les fabricants de casques ont opté pour la mousse de polystyrène expansé (EPS), le même matériau que celui utilisé pour les glacières à usage unique. EPS m'a été décrit comme un groupe de bulles de polystyrène emprisonnées dans un réseau plus diffus. Lors de l'impact, ces bulles peuvent éclater et disperser une partie de la force, et à travers le filet, les bulles peuvent glisser les unes sur les autres et se dissiper un peu plus. C'est simple et efficace pour des effets directs.

Selon April Beard, chef de produit pour les casques Trek, des recherches portant sur les casques de football ont montré que les EPS ne suffisent pas. Des études ont montré que de nombreux effets ne produisaient pas le type de forces linéaires contre lesquelles l’EPS fonctionnait bien. Au lieu de cela, il y avait de nombreuses forces de torsion et des forces non axiales. Bien que cela n'entraîne pas nécessairement de lésions du crâne, ils peuvent alourdir le cerveau sous-jacent car différentes zones sont exposées à différentes forces. Cela peut conduire à des fractures des axones, ce qui crée des connexions entre les cellules nerveuses et altère les mémoires et d'autres fonctions cognitives. Réduire ces déséquilibres est un défi beaucoup plus important.

Bart a déclaré que l’idée était de fournir des casques avec des doublures internes qui glissaient sous l’impact et absorbaient une partie de la force hors axe. Ensuite, un ingénieur chez Trek a trouvé une œuvre de WaveCel, une option encore meilleure.

Les matériaux rencontrent la science

WaveCel est le produit du chirurgien orthopédique Steve Madey et d'un ingénieur biomédical nommé Michael Bottlang. Les deux hommes avaient travaillé sur diverses idées liées aux problèmes médicaux et à l'équipement de protection, dont certaines étaient financées par des subventions de l'État. Lors de l'introduction d'un matériau léger capable de répartir uniformément les forces, Bottlang a déclaré à Ars qu'ils se concentraient initialement sur un motif en nid d'abeille. Mais ils ont découvert que c'était en réalité trop robuste – le nid d'abeilles ne s'effondrerait que si on avait utilisé beaucoup de force, puis tout à coup, il échouerait.

La conception qu'ils ont finalement développée a une forme qui permet un pliage presque immédiatement lorsqu'une force est exercée. "Il commence à glisser tout de suite", a déclaré Bottlang. La technologie de fabrication crée un point de défaillance clair, qui permet une plus grande déviation après avoir dépassé un certain niveau de force. Une partie de la structure est repliée au lieu de subir un échec complet. Une fois plié, le polymère dont il est fait coulisse les cellules adjacentes les unes sur les autres. Cela offre une certaine résistance même après la rupture de la structure.

(La seule chose qui a gardé la propriété de Trek était l’identité du matériau polymère.)

Pour le casque, une tache de ce matériau est appliquée à l'intérieur d'un casque EPS plus traditionnel offrant une résistance aux chocs. Cependant, le filet WaveCel est autorisé à flotter dans le casque et à absorber une grande partie de la puissance des impacts hors axe. Les fines bandes de matériau souple que l'on trouve dans les casques plus traditionnels sont directement fixées au filet WaveCel.

Cela semble plus inconfortable que ça ne l'est. Le chirurgien orthopédique de Madey a déclaré que des tests avaient été menés pour montrer que le filet WaveCel, même placé directement sur la peau, ne brisait pas la peau dans la plupart des forces d'impact.

Comment fonctionne votre nouveau casque? Selon un article rédigé par Bottlang et Madey, les casques, y compris le matériau, réduisent l'accélération de la rotation due à l'impact de 73% par rapport à un casque normal. Un antidérapage dans un casque normal n'a réduit que l'accélération de 22%, ce qui représente une différence significative.

Mais comment vous sentez-vous?

Trek introduit les casques par l’intermédiaire de sa filiale Bontrager, qui comprend du matériel exclusif pour les cyclistes occasionnels, les navetteurs, les cyclistes de montagne et les cyclistes ambitieux. Nous avons eu l'un des casques à tester et avons pu faire quatre courts trajets avec. L’arrivée du printemps a offert des conditions allant d’un air sec et vif à une journée chaude et humide. La chaleur de la conduite étant un gros problème pour moi, j’étais curieuse de voir comment le casque de trek est comparé à un casque acheté récemment par un concurrent.

Le point de vente de Trek est que le casque est beaucoup plus sûr sans compromettre les casques existants. (Seules l'heure et la déclaration d'accident détaillée peuvent nous dire si cela est vrai.) Le nouveau casque pèse un peu plus qu'un casque en mousse, ce qui n'a pas été remarqué pendant le trajet.

Le casque est une question de goût personnel. L'offre de Trek offrait le moyen habituel de garder les choses en place: une jugulaire et une monture arrière réglable située près du cou, sous la base du crâne. La version avec jugulaire de Trek a des aimants d’alignement qui fonctionnent bien une fois que vous vous y êtes habitués, mais claquer la mentonnière n’a jamais été un problème majeur pour moi. Le réglage arrière du trek se fait en tirant sur un mince câble au lieu du harnais tout en plastique de mon casque actuel. Je n'ai pas remarqué de différence pratique. Les douilles intérieures du casque, qui reposent sur la tête, étaient agréables, mais celles du casque de trek ne semblaient pas dissiper la sueur aussi efficacement de mes yeux.

Dans l’ensemble, les parties qui ressemblaient à un casque traditionnel ont continué à fonctionner de cette façon. La présence de l'insert WaveCel ne faisait aucune différence.

ébauche

Là où les choses semblent avoir de l'importance, c'est le flux d'air. Comme mentionné ci-dessus, le PSE est utilisé comme isolant et peut facilement entraîner une surchauffe lors d'une conduite difficile ou par temps chaud. La plupart des casques font cela avec des bouches d'aération qui dirigent l'air à travers le casque pour entrer en contact avec votre tête. L'insert WaveCel offre un certain compromis: il maintient le matériau isolant à l'écart de la tête, mais il peut également empêcher l'air de circuler par dessus.

Comment ce compromis fonctionne-t-il dans la pratique? Surtout c'est OK. Je me suis rendu compte que je pouvais redresser la tête de manière à obtenir un courant d’air frais, même si je devais soit conduire tout à fait debout, soit regarder le pneu avant. De plus, le manque de circulation d'air était notable, mais il ne semblait pas que le casque soit habituellement aussi chaud que mon casque traditionnel. Que je dise la même chose après un voyage en août devra attendre quelques mois.

Dans l’ensemble, l’annonce de WaveCel a été une agréable surprise. Le nombre de domaines scientifiques – science et ingénierie des matériaux, neurosciences et épidémiologie – a été impressionnant et a permis de créer un produit qui peut réellement changer la vie des gens. Au contraire, une grande différence devra attendre que suffisamment de personnes utilisent la barre et nous obtenons des statistiques sur les accidents. Pendant ce temps, il est intégré discrètement dans un produit solide.

Science et cyclisme se rencontrent dans un nouveau design de casque
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