3D打印技術(shù)為殘奧會(huì )運動(dòng)員展現良機 利用3D掃描獲取更精準數據

殘奧會(huì )的特色是，運動(dòng)員的能力多種多樣，參加比賽的類(lèi)型各不相同。許多參賽者使用假肢、輪椅或其他專(zhuān)門(mén)的部件，以使他們能夠發(fā)揮出最佳狀態(tài)。

像殘奧會(huì )這樣的重大體育賽事不僅是展現體育運動(dòng)魅力的良機，更是科技創(chuàng )新的溫床。

為了在比賽中獲得優(yōu)勢，贏(yíng)在“起跑線(xiàn)”上，運動(dòng)員、教練員、設計師、工程師和體育科學(xué)家都在不斷地追求更進(jìn)一步。在過(guò)去的十年里，3D打印已經(jīng)成為推動(dòng)跑步和自行車(chē)等運動(dòng)項目進(jìn)步的助推器，越來(lái)越多的殘奧會(huì )運動(dòng)員在3D打印技術(shù)的幫助下變得“更快、更高、更強”。

近日，澳大利亞《對話(huà)》雜志刊文介紹了3D打印技術(shù)在殘奧會(huì )運動(dòng)員中的應用。

告別批量 3D打印零件可“私人定制”

手套、鞋子和自行車(chē)等大規模批量生產(chǎn)的裝備，通常是根據健全體型的運動(dòng)員及其運動(dòng)風(fēng)格設計的，因此，它可能不適合許多殘奧會(huì )運動(dòng)員。

當談到設備性能時(shí)，運動(dòng)員必須考慮的基本事項是什么?最佳的強度重量比、空氣動(dòng)力學(xué)和適應性，而第三個(gè)尤其具有挑戰性。由于每個(gè)運動(dòng)員情況都很獨特，與運動(dòng)員良好適應的定制化設備需要大量的反復試驗，導致研發(fā)成本高昂。

3D打印可以更實(shí)惠的價(jià)格提供定制設備。幾位前殘奧會(huì )運動(dòng)員，如英國鐵人三項運動(dòng)員喬·湯森和美國田徑運動(dòng)員阿里爾·勞森，如今使用3D打印為自己和其他輪椅運動(dòng)員制作個(gè)性化手套。這些手套非常合體，就像是按照運動(dòng)員的手制作的模子，可以在不同的條件下用不同的材料打印而成。例如在比賽中，湯森使用堅硬的材料以發(fā)揮最佳狀態(tài)，而在訓練中則使用軟手套，既舒適又不會(huì )導致受傷。

3D打印手套價(jià)格低廉，能夠快速生產(chǎn)，破損后還可以隨時(shí)重新打印——因為該手套的設計是數字化的，就像照片或視頻一樣，可以根據運動(dòng)員的反饋進(jìn)行修改。甚至當運動(dòng)員急需零件時(shí)，將需求發(fā)送到最近的3D打印機就可打印出新手套。

堅固耐用 3D打印假肢更好、更快、更強

運動(dòng)員可能會(huì )擔心3D打印的零件是否足夠堅固，能否滿(mǎn)足性能要求。幸運的是，3D打印材料已經(jīng)取得了長(cháng)足的進(jìn)步，許多3D打印公司開(kāi)發(fā)了自己的配方，以適應從醫療到航空航天等各個(gè)行業(yè)的需求。

研究表明，短程自行車(chē)手在加速過(guò)程中可以產(chǎn)生超過(guò)1000牛頓的力。如果這個(gè)概念難以理解的話(huà)，試想一下一個(gè)100公斤的人站在你身上，你也會(huì )感受到同樣的力。因此，假肢必須非常堅固耐用。

早在2016年，我們就看到了德國自行車(chē)運動(dòng)員丹尼斯·辛德勒在殘奧會(huì )上使用的第一條3D打印假肢。它由聚碳酸酯制成，與辛德勒之前的碳纖維假肢同樣堅固，但更輕、更合適。這一假肢幫助辛德勒在今年的東京殘奧會(huì )上贏(yíng)得了一枚銅牌。

用于殘奧會(huì )的3D打印設備材料也包括碳纖維，湯森用它來(lái)生產(chǎn)完美的手輪車(chē)曲柄。3D打印可以將增強碳纖維精確地放置在提高零件剛度所需的位置，同時(shí)保持較輕的重量——這樣的零件比鋁制零件性能更好。

鈦也可以用于3D打印定制假肢，比如新西蘭殘疾人安娜·格里馬爾迪可以安全地握住50公斤重量的杠鈴，這是標準假肢無(wú)法實(shí)現的。

協(xié)同工作 利用3D掃描獲取更精準數據

為了讓3D打印產(chǎn)生最好的效果，它需要與其他技術(shù)如3D掃描結合使用。例如，專(zhuān)用3D掃描儀可以數字化運動(dòng)員的身體部分。該技術(shù)可通過(guò)掃描運動(dòng)員的頭部，創(chuàng )建3D模型，用數字模型幫助設計和定制適合的頭盔襯墊;掃描運動(dòng)員的腳，可以為其定制矯形器或高性能運動(dòng)鞋。

通過(guò)對澳大利亞輪椅網(wǎng)球明星迪倫·奧爾科特的座椅模具進(jìn)行3D掃描，工程師們能夠制造出舒適性、穩定性和性能方面均達到最大化的座椅。

澳大利亞射箭運動(dòng)員泰蒙·肯頓-史密斯出生時(shí)左手有缺陷，工程師通過(guò)3D掃描為他設計了完美貼合的手柄，在澳大利亞體育學(xué)院，該手柄結合硬材料和軟材料經(jīng)3D打印而成，不僅具有減震能力，而且更可靠。如果該手柄壞了，還能很容易地重新打印一個(gè)相同的，而無(wú)需花費很長(cháng)時(shí)間手工制作一個(gè)可能會(huì )有所不同的。

所有這些技術(shù)都越來(lái)越容易獲得，這意味著(zhù)更多運動(dòng)員和業(yè)余愛(ài)好者都可以買(mǎi)到3D打印鞋底的跑鞋、3D打印的定制自行車(chē)框架。而對于已經(jīng)擁有3D打印機的人來(lái)說(shuō)，沖浪鰭、自行車(chē)配件等的模型可以免費下載，只需要幾美元就能打印出來(lái)。(科技日報實(shí)習記者 張佳欣)

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