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  行業資訊   1001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。雪車的制造研發固然重要，但是配套設備也起到決定性的作用。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團隊參與研發的雪車頭盔已經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套雪車頭盔內襯。增材制造、材料科學、設計優化三方發力，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

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

最優化燒結參數

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，被廣泛應用于醫療衛生、電子電器、工業以及體育等領域。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

與傳統泡沫頭盔相比，3D打印技術可通過采集運動員的數據，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，這款雪車頭盔已經通過GB和ECE認證，達到國際雪聯規定的賽事頭盔要求，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勢，它幾乎可以實現任何的空隙精度、空隙率、空隙形狀、空隙大小、孔分布以及相互之間連通性。基于此，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團隊開發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，無數科技工作者開始了“奧運科技長跑”。近年發展迅速的3D打印，也在冬奧會的籌備過程中發揮了重要作用。

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