直擊冬奧雪車頭盔中的3D打印技術、材料及設計思維

魔猴君  行業(yè)資訊   1042天前

冬奧會的雪車項目是速度最快且觀賞性極強的項目，勝負常在毫秒之間。雪車的制造研發(fā)固然重要，但是配套設備也起到?jīng)Q定性的作用。由東莞理工學院教育學院（師范學院）副教授李楠領銜的東莞理工學院雪車頭盔研發(fā)團隊參與研發(fā)的雪車頭盔已經(jīng)應用于國家隊冬奧項目訓練中。華曙高科項目團隊采用了雙激光高分子光纖激光燒結Flight 3D打印技術和萬華化學新型TPU材料打印，并運用了華曙特殊后處理工藝，為運動員量身定制了25套雪車頭盔內(nèi)襯。增材制造、材料科學、設計優(yōu)化三方發(fā)力，為2022冬奧會國家雪車隊運動員助力！

雪車的平均時速在100公里左右，最高可達160公里，素來有冰上F1之稱，其風馳電掣般的競速過程，能給人帶來無比刺激的感官享受，是雪車比賽的最大看點。在如此高速的狀態(tài)下，運動員的安全保障工作是重中之重，而頭盔裝備則是保障雪車運動員安全的重要防護裝備。

雙激光Flight 3D打印技術

據(jù)了解，2個雪車頭盔內(nèi)襯僅需7.5個小時即可打印完成。為了保證內(nèi)襯晶格結構的性能以及重量要求，華曙高科研發(fā)團隊同時快速地進行了多種參數(shù)組合的實驗，成功開發(fā)優(yōu)化的燒結參數(shù)，以確保頭盔內(nèi)襯品質及性能。在后處理過程中，華曙SP拋光技術能有效提升表面質量，提升打印頭盔內(nèi)襯晶格的結構強度。

最優(yōu)化燒結參數(shù)

采用Flight雙激光技術打印雪車頭盔的過程

 定制TPU材料，確保內(nèi)襯彈性

與此同時，制造材料決定了頭盔點陣結構的特性和應用。TPU具有優(yōu)良的承載能力、抗沖擊和減震性能，即使在-35℃時仍保持良好的彈性和柔韌性等物理性能，被廣泛應用于醫(yī)療衛(wèi)生、電子電器、工業(yè)以及體育等領域。同時，TPU也是主要的適用于3D打印的彈性體材料。針對此項目，萬華化學專門開發(fā)了新型材料WF-PU95AB TPU，為雪車頭盔賦能。

個性化設計，提升運動員體驗

與傳統(tǒng)泡沫頭盔相比，3D打印技術可通過采集運動員的數(shù)據(jù)，進行一對一個性化定制雪車頭盔，以達到能緊密貼合每一位運動員頭部效果，完成重力自適應，提高佩戴舒適度和運動安全性，且每款頭盔上都刻有運動員姓名縮寫，具有紀念價值。

晶格內(nèi)襯，減重并提升防護性能

采用碳纖維外殼及3D打印技術制作的雪車頭盔，重量僅約1.1千克，比之前國家隊使用的傳統(tǒng)頭盔減少了500克，有效地為運動員減少了負重。目前，這款雪車頭盔已經(jīng)通過GB和ECE認證，達到國際雪聯(lián)規(guī)定的賽事頭盔要求，并交付了國家雪車隊。

3D打印在制造點陣結構方面具有天然優(yōu)勢，它幾乎可以實現(xiàn)任何的空隙精度、空隙率、空隙形狀、空隙大小、孔分布以及相互之間連通性?；诖?，3D打印的點陣結構可以制造防護體育器材，從而為頭盔、盔甲和其他防護用品的改造升級帶來了新動力。

東莞理工學院雪車頭盔研發(fā)團隊開發(fā)的點陣結構由多層且軟硬不一的緩沖帶構成，不同碰撞頻率的區(qū)域配備著不同密度的結構分布，能夠精準地管理因頭部碰撞而產(chǎn)生的各種沖擊力，以抵御頭盔在遇到碰撞時的各種沖擊力，為運動員提供前所未有的防護性能。

頭盔內(nèi)襯由東莞市科恒手板模型有限公司提供設計驗證

“科技冬奧”是北京冬奧會的一大亮點，在“科技奧運”理念的指引下，無數(shù)科技工作者開始了“奧運科技長跑”。近年發(fā)展迅速的3D打印，也在冬奧會的籌備過程中發(fā)揮了重要作用。

來源：https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/shendujiedu/41892.html