FOLD : casco compattabile per la mobilità urbana

This thesis presents an innovative approach to designing a modular, foldable bicycle helmet for urban users, focusing on reducing overall volume while preserving or enhancing safety performance. The project emphasizes the transformation of traditional helmet concepts by leveraging parametric design, Additive Manufacturing (AM) technologies, and advanced lattice structures. The main objective was to create a helmet composed of rigid pads, mechanically connected and secured via a custom Boa closure system, providing both structural stability and modularity. This modular design enables significant volume reduction, from 10.6 liters in the open configuration to 6.9 liters when compacted, resulting in a 35% decrease. Such a configuration enhances portability, making the helmet more adaptable to the space constraints of urban life, such as carrying it in bags or backpacks. The optimization of the internal liner structure was achieved using a tetrahedral lattice based on the studies of Decker and Kedziora (2024), offering superior energy absorption and impact distribution compared to traditional EPS liners. Simulations confirmed the structural performance, showing improved force distribution and reduced impact peak pressures. This solution maintains a high degree of rigidity, essential for head protection, while enabling modular functionality for user convenience. An additional benefit of this approach is the potential for pad replacement, allowing users to substitute damaged components without discarding the entire helmet, extending the product's life cycle and reducing environmental impact. Despite promising results, the project faces limitations, particularly regarding the high cost and complexity associated with AM production. Current technologies limit the cost-efficiency for mass production, suggesting potential for future adaptation using injection molding techniques, including integrated connectors and channels for cable routing. This would reduce production costs per unit while maintaining the core benefits of modularity and performance. Future developments include further exploration of tailored helmet customization through 3D head scans, offering users a more personalized and comfortable fit. Additionally, advancements in lattice structure design and energy absorption capabilities could provide even greater performance enhancements. This research demonstrates the feasibility of modular and flexible helmet designs, contributing to safer, more practical solutions for urban cyclists and opening avenues for further innovation in protective equipment.

Questa tesi presenta un approccio innovativo alla progettazione di un casco modulare pieghevole per l'uso urbano, con l'obiettivo di ridurre il volume complessivo senza compromettere o migliorando le prestazioni di sicurezza. Il progetto si concentra sulla trasformazione dei concetti tradizionali di casco, sfruttando il design parametrico, le tecnologie di Additive Manufacturing (AM) e strutture reticolari avanzate. L'obiettivo principale è stato quello di creare un casco composto da pad rigidi, collegati meccanicamente e fissati tramite un sistema Boa personalizzato, offrendo sia stabilità strutturale che modularità. Questo design modulare consente una riduzione significativa del volume, da 10,6 litri in configurazione aperta a 6,9 litri quando compattato, con una diminuzione del 35%. Tale configurazione migliora la portabilità, rendendo il casco più adattabile agli spazi limitati della vita urbana, come borse o zaini. L'ottimizzazione della struttura interna del liner è stata ottenuta utilizzando un reticolo tetraedrico basato sugli studi di Decker e Kedziora (2024), offrendo una capacità superiore di assorbimento dell'energia e distribuzione degli impatti rispetto ai liner tradizionali in EPS. Le simulazioni hanno confermato le prestazioni strutturali, mostrando una migliore distribuzione delle forze e una riduzione dei picchi di pressione durante gli impatti. Questa soluzione mantiene un elevato grado di rigidità, essenziale per la protezione della testa, offrendo al contempo una funzionalità modulare per la praticità dell'utente. Un ulteriore beneficio di questo approccio è la possibilità di sostituire i pad danneggiati, permettendo agli utenti di riparare il casco senza doverlo sostituire completamente, prolungando il ciclo di vita del prodotto e riducendo l'impatto ambientale. Nonostante i risultati promettenti, il progetto presenta alcune limitazioni, in particolare per quanto riguarda l'elevato costo e la complessità associati alla produzione tramite AM. Le tecnologie attuali limitano l'efficienza economica per la produzione di massa, suggerendo un potenziale adattamento futuro attraverso tecniche di stampaggio a iniezione, con connettori integrati e canali per il passaggio dei cavi. Questo approccio ridurrebbe i costi di produzione per unità, mantenendo i benefici fondamentali di modularità e prestazioni. Sviluppi futuri includono ulteriori esplorazioni nella personalizzazione del casco tramite scansioni 3D della testa, offrendo agli utenti una vestibilità più personalizzata e confortevole. Inoltre, l'ottimizzazione delle strutture reticolari e delle capacità di assorbimento energetico potrebbe migliorare ulteriormente le prestazioni del casco. Questa ricerca dimostra la fattibilità di design di caschi modulari e flessibili, contribuendo a soluzioni più sicure e pratiche per i ciclisti urbani e aprendo la strada a ulteriori innovazioni nell'equipaggiamento protettivo