杀手级3D打印应用:为防弹衣、头盔、座椅和安全装备提供冷却

频道:技术 日期: 浏览:6

        在这个正在进行的"杀手级3D打印应用"系列中,我们已经探讨了许多领域,包括工具、工具空腔、工厂自动化、飞机座椅、汽车座椅等等。我们一直在寻找那些可能发展成为数十亿美元业务的、新兴的3D打印应用。通常,这些应用会利用增材制造的能力来实现快速迭代、共形设计、制造复杂的集成组件、减轻质量、实现最优流道和独特纹理、普遍改变零件属性,并为价值链中的每个参与者节省成本,同时让最终用户受益。

     我们经常忽略但应该考虑的一点是,我们需要叠加多个这样的优势,使它们累积到足够的程度,才有理由转向增材制造。我们更少考虑的是,如果某件事物在增材制造上具有合理性,那么为其增加更多的增材制造优势就相对容易。在3D打印头盔中,我们看到冷却和排汗性能,以及更好的湿气和热量管理,通常是一个主要因素。这正在推动军用和运动头盔的采用。同样,热量管理也在推动轮椅坐垫的更广泛采用。我们也知道,热交换器在电子、高性能汽车、航空航天和国防领域是一个巨大的应用。流体处理及流体处理系统,包括软体机器人技术和液压系统等,也在增长。我们还看到越来越多的弹性体部件作为最终用途零件出现,这最初是我们的弱项。将这些不同的发展结合起来,会同时带来显而易见而又全新的东西。

1.jpg

       防弹衣的散热是一个大问题。以美军为例,他们一次又一次地尝试开发防弹衣冷却系统。日本建筑工人穿着那些蓬松的空气夹克,其实现方式比军方大部分时间想出的方案都要好。一个耗能少得多的系统是"冰板"(Ice Plate),它非常棒,本质上就是将士兵们通常已经携带的水袋背包(Camelbak)在放入防弹衣和身体之间之前先放进冰箱冷冻。而"防弹衣通风口"(Body Armor vent)则利用人的呼吸来为蒸发式背心通风。

       Tacvents 是另一种替代方案:一个波纹状的橡胶板创造了空间和气流,从而降低温度。另一个选择是 Maxxdri 背心,拥有超过 70 万客户。该公司的创新之处在于,在背心中创造了一个3D纹理化空间,以产生气流并减少热量积聚。现在我们没法做出那样的东西,是吗?或者增加纹理来更好地排汗呢?对于射击手套、骑行手套、安全手套和其他建筑设备,能否做同样的事情?消防头盔和装备呢?对于所有这些部件,随着持续高温,佩戴它们将会变得更加痛苦。如果人们因为不适或炎热而停止佩戴安全装备,我们将看到更多的伤亡、事故或死亡。

      所以解决方案很简单。以防弹衣为例。我们制造出波纹状的弹性体面板,这些面板具有排汗和降低表面温度的纹理。也许它们有类似 Scilla 的结构来创造更多空间和气流。这些面板具有纹理,当佩戴者行走和移动手臂时,可以排出空气。同时,对3D打印的囊袋进行压缩,会周期性地将空气推过面板。如果你愿意,还可以在结构中留出放置冰袋或添加水袋背包(Camelbak)的空间。该结构具有孔隙率,可以进一步促进气流。更重要的是,它是符合人体轮廓的,并且性能已根据身体进行了最大化优化。

2.jpg

     此外,还将有一个内部热交换器系统,冷却液可以通过通道在靠近皮肤的周围循环。可以使用泵手动移动液体使其循环。背心本身将成为一个灵活集成式热交换器。我们也可以为头盔、手套和其他安全装备做到这一点。

       液体冷却服已经用于太空装备和一些专业环境。通常,聚氨酯(PU)管在靠近身体的地方循环水。水被循环到一个通风口或冷却装置。商业版本的这些产品在颈部等区域使用珀尔帖(Peltier)板来辅助冷却。这些是电子冷却板,利用温度梯度进行冷却。我们也许可以为它制造一些外壳组件。

       另一种可能的方法是制造某种效率低得离谱的弹性体斯特林(Sterling)发动机,将热量转化为风扇运动,从而在背心下方吹风。形状记忆材料也可以制造用于贴近身体的热交换器,尽管这方面的研究目前似乎更偏向工业应用。但总的来说,我认为我们可以为防弹衣制造更好的冷却背心,同时也为安全头盔、手套、听力保护装置等开发更好的冷却解决方案。

         这有可能是一个高价值的应用,最初可以通过为士兵、飞行员等提供高端实现来获得资金支持。之后,这项技术可以扩展到数百万的建筑工人、警察以及其他需要在炎热天气下户外工作的人群。

  来源:中国3D打印网编译文章!


0 留言

评论

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。