告别批量 3D打印零件可“私人定制”

商洛在线
2021-09-07 09:39:31
来源：科技日报

残奥会的特色是，运动员的能力多种多样，参加比赛的类型各不相同。许多参赛者使用假肢、轮椅或其他专门的部件，以使他们能够发挥出最佳状态。

像残奥会这样的重大体育赛事不仅是展现体育运动魅力的良机，更是科技创新的平台。

为了在比赛中获得优势，赢在“起跑线”上，运动员、教练员、设计师、工程师和体育科学家都在不断地追求更进一步。在过去的十年里，3D打印已经成为推动跑步和自行车等运动项目进步的助推器，越来越多的残奥会运动员在3D打印技术的帮助下变得“更快、更高、更强”。

近日，澳大利亚《对话》杂志刊文介绍了3D打印技术在残奥会运动员中的应用。

告别批量 3D打印零件可“私人定制”

手套、鞋子和自行车等大规模批量生产的装备，通常是根据健全体型的运动员及其运动风格设计的，因此，它可能不适合许多残奥会运动员。

当谈到设备性能时，运动员必须考虑的基本事项是什么?最佳的强度重量比、空气动力学和适应性，而第三个尤其具有挑战性。由于每个运动员情况都很独特，与运动员良好适应的定制化设备需要大量的反复试验，导致研发成本高昂。

3D打印可以更实惠的价格提供定制设备。几位前残奥会运动员，如英国铁人三项运动员乔·汤森和美国田径运动员阿里尔·劳森，如今使用3D打印为自己和其他轮椅运动员制作个性化手套。这些手套非常合体，就像是按照运动员的手制作的模子，可以在不同的条件下用不同的材料打印而成。例如在比赛中，汤森使用坚硬的材料以发挥最佳状态，而在训练中则使用软手套，既舒适又不会导致受伤。

3D打印手套价格低廉，能够快速生产，破损后还可以随时重新打印——因为该手套的设计是数字化的，就像照片或视频一样，可以根据运动员的反馈进行修改。甚至当运动员急需零件时，将需求发送到最近的3D打印机就可打印出新手套。

坚固耐用 3D打印假肢更好、更快、更强

运动员可能会担心3D打印的零件是否足够坚固，能否满足性能要求。幸运的是，3D打印材料已经取得了长足的进步，许多3D打印公司开发了自己的配方，以适应从医疗到航空航天等各个行业的需求。

研究表明，短程自行车手在加速过程中可以产生超过1000牛顿的力。如果这个概念难以理解的话，试想一下一个100公斤的人站在你身上，你也会感受到同样的力。因此，假肢必须非常坚固耐用。

早在2016年，我们就看到了德国自行车运动员丹尼斯·辛德勒在残奥会上使用的第一条3D打印假肢。它由聚碳酸酯制成，与辛德勒之前的碳纤维假肢同样坚固，但更轻、更合适。这一假肢帮助辛德勒在今年的东京残奥会上赢得了一枚铜牌。

用于残奥会的3D打印设备材料也包括碳纤维，汤森用它来生产完美的手轮车曲柄。3D打印可以将增强碳纤维精确地放置在提高零件刚度所需的位置，同时保持较轻的重量——这样的零件比铝制零件性能更好。

钛也可以用于3D打印定制假肢，比如新西兰残疾人安娜·格里马尔迪可以安全地握住50公斤重量的杠铃，这是标准假肢无法实现的。

协同工作利用3D扫描获取更精准数据

为了让3D打印产生最好的效果，它需要与其他技术如3D扫描结合使用。例如，专用3D扫描仪可以数字化运动员的身体部分。该技术可通过扫描运动员的头部，创建3D模型，用数字模型帮助设计和定制适合的头盔衬垫;扫描运动员的脚，可以为其定制矫形器或高性能运动鞋。

通过对澳大利亚轮椅网球明星迪伦·奥尔科特的座椅模具进行3D扫描，工程师们能够制造出舒适性、稳定性和性能方面均达到最优的座椅。

澳大利亚射箭运动员泰蒙·肯顿-史密斯出生时左手有缺陷，工程师通过3D扫描为他设计了完美贴合的手柄，在澳大利亚体育学院，该手柄结合硬材料和软材料经3D打印而成，不仅具有减震能力，而且更可靠。如果该手柄坏了，还能很容易地重新打印一个相同的，而无需花费很长时间手工制作一个可能会有所不同的。

所有这些技术都越来越容易获得，这意味着更多运动员和业余爱好者都可以买到3D打印鞋底的跑鞋、3D打印的定制自行车框架。而对于已经拥有3D打印机的人来说，冲浪鳍、自行车配件等的模型可以免费下载，只需要几美元就能打印出来。(记者张佳欣)

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