3D打印为残奥选手注入“洪荒之力”


来源:科技日报

[导读]  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”。

中国粉体网讯  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。


东京残奥会上,德国自行车运动员丹尼斯·辛德勒在进行比赛。 

图片来源:《对话》杂志相关报道


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,更是科技创新的温床。


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大化的座椅。


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。


(中国粉体网编辑整理/星耀)

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