直击冬奥雪车头盔中的3D打印技术、材料及设计思维

时间：2022-02-12 10:53 来源：3D科学谷作者：admin 阅读：次

冬奥会的雪车项目是速度最快且观赏性极强的项目，胜负常在毫秒之间。雪车的制造研发固然重要，但是配套设备也起到决定性的作用。由东莞理工学院教育学院（师范学院）副教授李楠领衔的东莞理工学院雪车头盔研发团队参与研发的雪车头盔已经应用于国家队冬奥项目训练中。华曙高科项目团队采用了双激光高分子光纤激光烧结Flight 3D打印技术和万华化学新型TPU材料打印，并运用了华曙特殊后处理工艺，为运动员量身定制了25套雪车头盔内衬。增材制造、材料科学、设计优化三方发力，为2022冬奥会国家雪车队运动员助力！

雪车的平均时速在100公里左右，最高可达160公里，素来有冰上F1之称，其风驰电掣般的竞速过程，能给人带来无比刺激的感官享受，是雪车比赛的最大看点。在如此高速的状态下，运动员的安全保障工作是重中之重，而头盔装备则是保障雪车运动员安全的重要防护装备。

双激光Flight 3D打印技术

根据华曙高科，2个雪车头盔内衬仅需7.5个小时即可打印完成。为了保证内衬晶格结构的性能以及重量要求，华曙高科研发团队同时快速地进行了多种参数组合的实验，成功开发优化的烧结参数，以确保头盔内衬品质及性能。在后处理过程中，华曙SP抛光技术能有效提升表面质量，提升打印头盔内衬晶格的结构强度。

华曙开源软件快速筛选最优化烧结参数

采用Flight双激光技术打印雪车头盔的过程

定制TPU材料，确保内衬弹性

与此同时，制造材料决定了头盔点阵结构的特性和应用。TPU具有优良的承载能力、抗冲击和减震性能，即使在-35℃时仍保持良好的弹性和柔韧性等物理性能，被广泛应用于医疗卫生、电子电器、工业以及体育等领域。同时，TPU也是主要的适用于3D打印的弹性体材料。针对此项目，万华化学专门开发了新型材料WF-PU95AB TPU，为雪车头盔赋能。

个性化设计，提升运动员体验

与传统泡沫头盔相比，3D打印技术可通过采集运动员的数据，进行一对一个性化定制雪车头盔，以达到能紧密贴合每一位运动员头部效果，完成重力自适应，提高佩戴舒适度和运动安全性，且每款头盔上都刻有运动员姓名缩写，具有纪念价值。

晶格内衬，减重并提升防护性能

采用碳纤维外壳及3D打印技术制作的雪车头盔，重量仅约1.1千克，比之前国家队使用的传统头盔减少了500克，有效地为运动员减少了负重。目前，这款雪车头盔已经通过GB和ECE认证，达到国际雪联规定的赛事头盔要求，并交付了国家雪车队。

3D打印在制造点阵结构方面具有天然优势，它几乎可以实现任何的空隙精度、空隙率、空隙形状、空隙大小、孔分布以及相互之间连通性。基于此，3D打印的点阵结构可以制造防护体育器材，从而为头盔、盔甲和其他防护用品的改造升级带来了新动力。

东莞理工学院雪车头盔研发团队开发的点阵结构由多层且软硬不一的缓冲带构成，不同碰撞频率的区域配备着不同密度的结构分布，能够精准地管理因头部碰撞而产生的各种冲击力，以抵御头盔在遇到碰撞时的各种冲击力，为运动员提供前所未有的防护性能。

头盔内衬由东莞市科恒手板模型有限公司提供设计验证

“科技冬奥”是北京冬奥会的一大亮点，在“科技奥运”理念的指引下，无数科技工作者开始了“奥运科技长跑”。近年发展迅速的3D打印，也在冬奥会的筹备过程中发挥了重要作用。

(责任编辑：admin)

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